Brevet FR2859173A1 — publié le 20050304

La présente invention concerne un système de gréement utilisé pour faire avancer des embarcations et véhicules à voiles: bateaux à voile, chars à voile. Comparée à un gréement conventionnel ayant la même surface de voile, la présente invention permet d'abaisser le centre d'application des forces agissant sur les voiles en divisant la surface vélique totale et en la répartissant sur plusieurs plans de voilure de moindre surface, installés côte à côte et liés entre eux par une structure. Io Avec ce type de gréement, la hauteur des voiles peut être divisée par deux ou plus, réduisant ainsi la longueur du bras de levier de la force due au vent agissant sur l'ensemble. En conséquence, la tendance à la gîte ou au chavirement s'en trouve réduite, permettant de porter plus de surface de voile qu'un gréement conventionnel. L'ensemble du gréement pivote sur un axe à sa base, de cette façon toutes les voiles peuvent présenter toujours un angle optimum avec le vent pour en tirer le meilleur parti, et ce quelle que soit la direction d'avancement de l'embarcation ou du véhicule recevant le dispositif. Suivant plusieurs modes de réalisation, la structure en réseau des voiles du dispositif permet l'accrochage de plans horizontaux, générant une composante tirant vers le haut ou force ascensionnelle, suivant le principe du cerf-volant. Cette force d'appoint est destinée à alléger l'embarcation ou le véhicule qui reçoit le dispositif et à en augmenter encore les performances. On connaît déjà les embarcations ou véhicules tractés par des cerfsvolants qui permettent d'avancer en allégeant l'ensemble mais qui remontent le vent avec difculté. Comparativement, le gréement suivant le dispositif permet de remonter au vent avec des voiles et dispose aussi de plans horizontaux suivant le principe du cerf-volant pour tirer parti de ces 2 systèmes à la fois. Le dispositif suivant l'invention et ses variantes, est caractérisé par l'assemblage de plusieurs voiles ou plans de voilures incluant le mât, installés cote à cote. Le tout formant un ensemble pivotant à la base du dispositif. Pour le présent document, les voiles installées côte à côte sur le dispositif sont dites à recouvrement . Ce terme est employé pour désigner deux voiles immédiatement voisines Fig. ? (1) et (2) lorsque au moins une perpendiculaire (4) à l'axe longitudinal (3) de l'une des deux voiles, rencontre l'autre voile. Les voiles étant vues de dessus selon une section horizontale. Les voiles du dispositif peuvent être parallèles entre elles, mais aussi décalées ou pivotées les unes par rapport aux autres, le recouvrement pouvant être partiel ou total, pourvu que la disposition soit conforme à la définition précédente. Dans fous les modes de réalisation, les voiles ou plans de voilure incluant le mât peuvent être au nombre minimum de 2 ou de tout nombre supérieur, répartis en quantité égale de chaque coté de l'axe de pivotement de l'ensemble. Des exemples de réalisation sont dessinés avec un nombre de pians de voilure de 2, 3 ou 4 mais il est possible d'en augmenter encore le nombre si on recherche à abaisser encore un peu plus la hauteur du centre d'application de la force due au Io vent. En partie basse, un cordage ou écoute relie le dispositif à un point fixe de chaque coté de l'embarcation ou du véhicule recevant le dispositif En tirant un de ces cordages on exerce une traction tangentielle qui oriente l'ensemble de façon à ce que les voiles présentent avec le vent l'angle choisi. Ce système s'apparente à une écoute sur une bôme pour un gréement conventionnel. L'ensemble du gréement est libre, c'est à dire exempt de tout hauban et peut pivoter théoriquement sur 360 . En pratique cet angle sera utilisé sur une portion plus réduite en fonction des nécessités du cap à tenir pour faire route. Mode particulier de réalisation 1 non limitatif et ses variantes Structure fixée en haut et en bas d'un mât et permettant d'accrocher des voiles non enverguées. Fig. 2, La structure supportant les voiles est composée d'un tube ou mât (5), pivotant à sa base dans l'embarcation ou le véhicule qui le reçoit (en E) suivant le principe arbre / alésage ou éventuellement roulement à billes ou à rouleaux. Sur le mât en partie basse et s'étendant de chaque coté du mât vient se monter un système de traverse (6). Des profilés longitudinaux intermédiaires (7) se montent sur cette traverse de part et d'autre du mât pour permettre l'accrochage des voiles. La structure est verrouillée pour former un ensemble résistant aux forces appliquées. La partie haute (8) est constituée d'une structure bâtie suivant le même principe que la partie basse: traverse et profilés, à la différence près qu'elle est articulée (9) suivant un axe situé au sommet du mât et dans le plan de symétrie du mât. La fonction de cette articulation est de rendre impossible le montage d'une ou plusieurs voiles seulement d'un coté du mât, pour éviter une trop grande tension sur le mât. La présence de l'articulation (9) oblige à avoir une traction des 2 cotés du mât pour s'équilibrer, donc au moins une voile est montée de chaque coté. 2859173 3 Chaque voile n'est pas directement solidaire d'un mât (non enverguée) Fig.2 (10 à 13) et a une forme permettant son accrochage sur les profilés longitudinaux (7) (accrochage aux points A, B, C, D). La tension des voiles est réalisée par un système de traction à l'endroit des accrochages des voiles sur la structure. Fig. 3 et Fig. 4 L'ensemble traverses (6) et profilés longitudinaux (7) constituant la structure transversale sur laquelle les voiles (10 à 13) s'accrochent en partie basse et en partie haute, peut recevoir suivant les conditions de vent, un habillage de forme aérodynamique (14 et 15). (15) présente une inclinaison par rapport au vent, afin de développer une force Io aérodynamique ascensionnelle suivant le principe du cerf-volant. (14) permet en restant horizontal, de retenir le vent dans les voiles en bas. Suivant une variante non limitative au mode particulier de réalisation 1, Fig. 5 à Fig.8, le mât est remplacé plusieurs tubes (16), reliés entre eux par d'autres tubes transversaux (17) Les voiles sont accrochées sur des traverses (6) et espars longitudinaux (7). Un axe central (18) lié a des tubes transversaux (17) constitue le pivot du réseau de voiles et permet la rotation de l'ensemble dans l'embarcation ou le véhicule qui reçoit le dispositif. Ces tubes formant le mât (16) peuvent être disposés dans le sens longitudinal des voiles (10 à 13) Fig. 5 et Fig.6, ou dans le sens transversal Fig.7 et Fig.8. Dans cette dernière configuration les voiles (11 et 12) les plus proches de l'axe de pivotement (18) sont percées à l'endroit des tubes transversaux (17) et la structure haute permettant l'accrochage des voiles n'est pas articulée comme précédemment en Fig.2 (9) D'autres dispositions de tubes (non représenté) pour former une structure ayant la fonction du mât peuvent être envisagées. Ces tubes sont reliés à un axe central constituant le pivot de l'ensemble. Mode particulier de réalisation 2 non limitatif et ses variantes Assemblage 30 de plusieurs plans de voilures constitués de voiles enverguées sur des mâts. Fig. 9 et Fig. 10, Chaque plan de voilure du dispositif est constitué d'un mât (19) et d'une voile (20) qui y est enverguée (voile liée au mât), soit par voile à fourreau (principe du mât de planche à voile), soit voile à ralingue coulissant dans une gorge du mât, ou tout autre système permettant de lier un mât à une voile. Un axe central (18) plus court que les mâts, constitue le pivot de l'ensemble du dispositif. Il est articulé (au point E) en partie basse dans l'embarcation ou le véhicule qui le reçoit. Chaque ensemble mât plus voile, est relié à l'axe pivot par une structure (aux points G, H, K). Une liaison transversale (21) relie chaque mât en partie basse de l'axe pivot. Une autre liaison transversale (22) relie chaque mât en partie haute de l'axe pivot. La tension de chaque voile est assurée en exerçant une traction en s un point H situé sur l'arrière de la voile et solidaire de la structure en partie haute de l'axe pivot. Le dispositif assurant la force ascensionnelle est constitué, comme un cerf-volant, de toile à voile raidie par des lattes (15) et accroché au sommet des plans de voilure. Suivant une variante au mode particulier de réalisation 2, Fig. 11, Le point pivot court est remplacé par un mât (23) portant une voile et dont la partie basse constitue le point de pivotement de l'ensemble (en E). Le nombre de plans de voilure sera impair dans ce cas avec un minimum de 3 plans de voilure. Suivant une variante au mode particulier de réalisation 2, Fig. 12, La tension des voiles se fait en exerçant une traction en un point J situé sur l'arrière de la voile et solidaire de la structure transversale en partie basse du point pivot, au lieu de la partie haute précédemment (Fig. 9 en H). Ce qui donne à l'arrière de la voile une forme plus tendue vers le bas, avec un point d'écoute plus bas. Suivant une variante au mode particulier de réalisation 2, Fig. 13 et Fig. 14, Chaque ensemble mât (19) plus voile (20) est monté sur un tube (24) solidaire des traverses (21) qui sont liées à l'axe pivot. Chaque plan de voilure peut s'incliner de part et d'autre de la verticale suivant)OC' axe du tube (24) qui est dans le plan longitudinal de la voile. Cette inclinaison des plans de voilure permet de récupérer du vent une force, elle aussi inclinée, pouvant se décomposer en 2 forces: l'une horizontale, force d'avancement et l'autre verticale, force ascensionnelle. Cette variante combine à la fois le système propulseur et le système fournissant une force ascensionnelle dans le même dispositif. Pour rappel, les modes de réalisation précédemment décrits permettent d'obtenir une force ascensionnelle par des plans horizontaux additionnels aux plans de voilure. Une partie de la structure a une forme présentant une partie inclinée de chaque 35 coté (27), de telle façon que le plan de voilure le plus proche vienne en butée dessus lors de la fin du mouvement d'inclinaison. Un espar (25) est lié à chaque mât à une articulation pour assurer un mouvement simultané de tous les plans de voilure durant l'inclinaison. Un système de traction (26) est accroché de chaque coté à la structure afin d'actionner l'espar (25) liant les mâts entre eux. Le système de traction permet de commander le mouvement d'inclinaison des mâts d'un côté ou de l'autre, suivant quel côté est actionné. Modes particulier de réalisation non limitatif de l'axe de pivotement de l'ensemble. Fig. 15 - Suivant un mode particulier de réalisation, l'axe de pivotement de l'ensemble est constitué d'un chemin de roulement circulaire (29) solidaire de la partie mobile c'est à dire de la structure recevant les voiles. Ce chemin de roulement circulaire roule sur des galets (28) ou des roues disposés radialement en nombre suffisant. Les supports des galets sont installés sur la partie fixe c'est-à-dire sur le véhicule ou l'embarcation qui reçoit le dispositif. Les galets (28) ont leur axe de rotation incliné et sont disposés dessus et dessous 15 le chemin de roulement pour s'opposer à la fois aux forces appliquées sur le gréement dont les composantes sont horizontales et verticales. Par leur disposition ils rendent prisonnier le chemin de roulement circulaire en lui permettant seulement de tourner autour de son axe avec l'ensemble du gréement qui lui est solidaire. Fig. 16 - Suivant une variante au mode particulier de réalisation précédent concernant l'axe de pivotement de l'ensemble et à l'inverse de la solution précédente, les galets ou roues (31) sont fixées sur le dispositif mobile (la structure recevant les voiles) et le chemin de roulement (30) est solidaire du véhicule ou de l'embarcation qui reçoit le dispositif, permettant ainsi la rotation seule de l'ensemble. Modes particulier de réalisation non limitatif des panneaux assurant une force ascensionnelle Fig. 17 - Suivant un autre mode de réalisation, les plans de voilures horizontaux générant une force ascensionnelle (32) sont constitués d'une succession de panneaux de tissus à voile renforcé avec des lattes, tendu par des raidisseurs profilés. Ces panneaux sont placés dans le flux d'air en amont des voiles. Ces plans de voilure horizontaux sont suspendus en haut à la structure supportant les voiles (34) par plusieurs cordages (33) et entre eux successivement l'un à l'autre. Ils sont attachés à la structure supportant les voiles en partie basse par les mêmes cordages (33). Ils sont de plus fixés en partie arrière sur l'avant des voiles quand il s'agit du mode de réalisation 1(Fig. 17), ou sur l'avant des mâts pour le mode de réalisation 2 (non représenté). Ces plans s'articulent autour de ces points de fixation (suivant un axe YY) Les cordes qui les suspendent peuvent être manoeuvrées en tirant directement sur les cordages vers le bas ou en tirant sur ceux d'en haut qui seront ramenés en bas du gréement par une poulie. On peux ainsi régler l'inclinaison par rapport au vent de tous les plans à la fois en tirant les cordes (33) vers le haut ou vers le bas et récupérer ainsi plus ou moins de force ascensionnelle du vent. Fig. 18 - Suivant un autre mode particulier de réalisation, les plans de voilures w o générant une force ascensionnelle sont constitués de toile à voile (35) fixée respectivement sur l'intrados et l'extrados de 2 voiles voisines (12 et 13) . Ces plans de toile à voile sont inclinés par construction (TT' est horizontale, TV est l'inclinaison), du haut vers le bas en allant de l'avant vers l'arrière de la voile, dans le flux d'air circulant entre les voiles, de façon à récupérer du vent une force ascensionnelle (effet de cerf-volant). Ces canaux ainsi constitués sont répétés plusieurs fois sur la hauteur de 2 voiles voisines. Ces canaux pouvant être interrompus entre 2 voiles qui reçoivent un mât ou des tubes reliant la structure basse et haute. Dessins annexés illustrant le dispositif: - Dessin 1/11: Trois exemples de plans de voilures à recouvrement (Fig. 1) . 5 - Dessin 2/11 Dispositif suivant son mode de réalisation 1 (Fig.2), - Dessin 3/11 Dispositif suivant son mode de réalisation 1 en vue de coté (Fig.3) et vue avec habillage de tissus à voile sur les structures hautes et basse (Fig.4). l o - Dessin 4/11: Dispositif suivant une variante de son mode de réalisation 1, sans les voiles (Fig.5) et vue avec les voiles (Fig.6), Dessin 5/11: Dispositif suivant une variante de son mode de réalisation 1, sans les voiles (Fig. 7) et vue avec les voiles (Fig. 8). - Dessin 6/11: Dispositif suivant son mode de réalisation 2 avec ses plans de voilure (Fig.9) et vue sans ses plans de voilure (Fig.10). - Dessin 7/11: Dispositif suivant une variante de son mode de réalisation 2 20 (Fig.11) et dispositif suivant une autre variante de son mode de réalisation 2 (Fig. 12). - Dessin 8/11: Dispositif suivant une variante au mode de réalisation 2 avec ses plans de voilure (Fig. 13) et vue sans ses plans de voilure (Fig. 14). - Dessin 9/11: Variante de l'axe de pivotement (Fig. 15) et autre variante de l'axe de pivotement (Fig.16). - Dessin 10/11: Variante du système d'obtention de la force ascensionnelle 30 (Fig.17). - Dessin 11/11: Autre variante du système d'obtention de la force ascensionnelle (Fig.18). 2859173 8 NOMENCLATURE DES REPERES SUR LES DESSINS 1 Voile vue suivant une section horizontale 2 Voile vue suivant une section horizontale 3 Axe Longitudinal de voile 4 Perpendiculaire à l'axe longitudinal de voile Mât principal support de structure 6 Traverses pour monter les profilés et les voiles 7 Profilés longitudinal supportant les voiles 8 Ensemble structure en haut du mât 9 Axe articulation de la structure en haut du mât Voile non enverguée à droite sur le bord 11 Voile non enverguée à droite près du centre 12 Voile non enverguée à gauche près du centre 13 Voile non enverguée à gauche sur le bord 14 Habillage de la structure en bas du mât Habillage de la structure en haut du mât 16 Plusieurs tubes ayant la même fonction que le mât 17 Liaisons du mat à l'axe d'articulation 18 Axe d'articulation ou axe pivot supporte l'ensemble de la structure 19 Mât de plan de voilure Voile enverguée sur un mât 21 Traverse basse liant l'axe pivot aux plans de voilure 22 Traverse haute liant l'axe pivot aux plans de voilure 23 Axe pivot supportant un plan de voilure sur le même axe 24 Axe d'articulation d'un plan de voilure suivant un axe longitudinal Liaison de tous les plans de voilure permettant un mouvement simultané 26 Système de traction (palan) pour incliner les plans de voilure 27 Butée de fin d'inclinaison de plan de voilure 28 Galet ou rouleau dont le support est solidaire de la partie fixe du dispositif 29 Chemin de roulement circulaire solidaire de la partie tournante du dispositif Chemin de roulement circulaire solidaire de la partie fixe du dispositif 31 Roues solidaires de la partie tournante du dispositif 32 Plans porteurs en amont des voiles 33 Cordages de suspension et de réglage des plans porteurs horizontaux 34 Structure servant à suspendre les plans porteurs 35 Plans porteurs fixés entre 2 voiles voisines REVENDICATIONS 1- Gréement pouvant se monter sur des embarcations et des véhicules à voile, caractérisé par l'assemblage de plusieurs plans de voilure disposés côte à côte et réunis par une structure, le tout formant un ensemble non haubanné qui peut pivoter à sa base sur 360 autour d'un axe, dans l'embarcation ou le véhicule recevant le gréement, les plans de voilure étant répartis en quantité égale de part et d'autre de l'axe de pivotement de l'ensemble, à l'arrière et en bas du dispositif une liaison à la partie fixe permettant d'orienter l'ensemble du gréement vers le vent par un système de traction tangentielle, les voiles étant dites à recouvrement , ce terme étant employé ici pour désigner 2 voiles voisines (Fig.1(1 et 2)), lorsque au moins une perpendiculaire (4) à l'axe longitudinal (3) de l'une des deux voiles rencontre l'autre voile, les voiles étant vues de dessus selon une section horizontale, les voiles du dispositif prises 2 à 2 répondant à cette définition de voile à recouvrement. 2 - Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que les voiles du dispositif ne sont pas enverguées, (Fig.2) les voiles n'étant pas directement liées à un mât, la structure de l'ensemble comportant un tube ou mât (5) pivotant (en E) dans l'embarcation ou le véhicule recevant le dispositif, ce mât recevant à sa base et à son sommet des traverses (6) et profilés longitudinaux (7) destinés à accrocher et à tendre les voiles (10 à 13), l'ensemble des traverses (6) et profilés longitudinaux (7) constituant la structure transversale sur laquelle les voiles (10 à 13) s'accrochent en partie basse et en partie haute, et pouvant recevoir suivant les conditions de vent, un habillage de forme aérodynamique (14 et 15) constituant des surfaces portantes générant une force ascensionnelle. 3 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation, le mât central est constitué par plusieurs tubes formant une structure ayant la même fonction que le mât, ces tubes étant reliés à un axe en partie basse sur lequel pivote l'ensemble du gréement. 4 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation 2, (Fig. 9, Fig. 10, Fig. 12) chaque plan de voilure est constitué d'un mât (19) sur lequel est envergué une voile (20), chaque voile étant liée à un mât, les plans de voilure étant reliés à un axe pivot central (18), par l'intermédiaire de traverses reliant la partie inférieure (21) et supérieure (22) de l'axe pivot, le point le plus en arrière de la voile étant relié à l'axe pivot par une structure, une surface portante (15) en partie haute étant fixée aux plans de voilure et générant une force ascensionnelle. - Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation (Fig.11), l'axe pivot central assurant la rotation de l'ensemble est aussi un mat sur lequel est envergué une voile (23), dans ce cas le nombre de plans de voilure incluant le mat est impair avec un minimum de 3. 6 - Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation, (Fig. 13 et Fig. 14), tous les plans de voilure peuvent être inclinés suivant un axe dans le plan longitudinal de la voile (axe)0') simultanément d'un même angle de part et d'autre de la verticale, en actionnant un système de traction (26), la structure près de l'axe pivot présentant une forme inclinée (27) de façon à ce que la voile la plus proche vienne s'appuyer dessus en butée en fin d'inclinaison, tous les plans de voilures étant liés par une articulation à un espar (25) pour s'incliner simultanément, dans cette configuration la surface portante additionnelle n'étant pas utilisée, les voilures inclinées générant déjà une composante ascensionnelle. 7 - Dispositif selon les précédentes revendications caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation, (Fig. 15) la rotation de l'ensemble est assuré par un chemin de roulement circulaire (29) solidaire du gréement et roulant sur des galets (28) ou des roues dont le support est fixé sur l'embarcation ou le véhicule recevant le gréement, ces galets étant disposés radialement en nombre suffisant autour du chemin de roulement circulaire sur le dessus et le dessous et ayant leur axe incliné, de telle façon qu'ils puissent s'opposer à la fois aux forces appliquées sur le gréement dont les composantes sont horizontales et verticales, ces galets ou roues (28) ainsi disposés, rendant prisonnier le chemin de roulement (29) qui ne peut que tourner, permettant ainsi seulement la rotation de l'ensemble du gréement en bloquant les autres mouvements. 8 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 7, caractérisé parle fait que dans un mode particulier de réalisation, (Fig. 17) la force ascensionnelle est obtenue avec des plans situés en amont du flux d'air devant les voiles (32), ces plans étant liés les uns aux autres (33) et suspendus à une structure (34) en partie haute, ces plans (32) étant accrochés dans leur partie arrière soit au mâts soit aux voiles libres suivant le mode de réalisation envisagé, cet accrochage constituant une articulation des dits plans (suivant l'axe YY'), ces plans étant réglables en manoeuvrant vers le haut ou vers le bas les cordages qui les relient, une variation d'angle simultanée de tous les plans (32) étant obtenue par pivotement suivant l'axe en partie arrière (YY'). 9 - Dispositif selon les revendications 1, 2, 3, 4, 5 et 7, caractérisé par le fait que dans un mode particulier de réalisation (Fig. 18) , la force ascensionnelle peut être est obtenue par des pans de toile à voile (35) fixés sur 2 voiles voisines (12) et (13) respectivement sur l'extrados et l'intrados des 2 voiles, ces panneaux de toile à voile étant inclinés par construction du haut vers le bas en allant de l'avant vers l'arrière de la voile et composant ainsi des canaux inclinés dans le flux d'air circulant entre 2 voiles de façon à récupérer du vent une force ascensionnelle, ces canaux pouvant être répétés plusieurs fois sur la hauteur de 2 voiles voisines. 20 25 30 35