Brevet FR2872777A1 — publié le 20060113

La présente invention a pour objectif la visualisation d'un indicateur des forces appliquées au gréement d'un bateau à voile monocoque ou multicoque, avec ses composantes latérales et longitudinales afin d'améliorer les performances et la sécurité des bateaux de plaisance à voile. L'invention a pour principe de mesurer l'importance des forces issues du vent sur les voiles par les forces résultantes transmises au navire par l'intermédiaire du gréement composé de câbles reliés au pont ou à la coque. En effet toute variation de la puissance des voiles obtenue par modification de leur surface ou de leur réglage par les écoutes engendre une modification des efforts transmis au bateau par les câbles qui soutiennent le mat et en particulier les haubans. Le dispositif permet de fournir à l'équipage des voiliers une information quantitative sur le niveau et les variations des forces appliquées au gréement par l'action du vent sur les voiles caractérisé par des capteurs de tension (1 et 2) mesurant les tractions des câbles (3 et 4) constituant le gréement d'un bateau, un calculateur programmable (9 et 10) recevant les mesures des dits capteurs (9 et 10) capable de calculer les forces latérales, propulsives et la force vélique, enfin des dispositifs d'information de l'équipage (12 et 13) reliés au dit calculateur. Le dispositif consiste à mesurer les forces appliquées au gréement par des capteurs installés sur les câbles composant le gréement ou sur leur fixation; les dits capteurs peuvent être installés sur les haubans principaux ( 3 et 4) ou sur l'ensemble des haubans, bastaques ou pataras retenant le mat dans le sens latéral et longitudinal en arrière du mat. Cette mesure de la tension des câbles est transmise en permanence au calculateur par fil électrique ou onde radio. La différence des tractions latérales entre le haubanage tribord et bâbord permet d'évaluer les forces latérales transmises par le gréement dormant au bateau et ainsi, le couple de chavirage répercuté à l'ensemble du bateau par le gréement. Le cumul des tractions propulsives dans le sens longitudinal du bateau vers l'avant. Ces forces sont enregistrées par les capteurs de tension installés sur les câbles situés en arrière de l'axe transversal du mât. Le cumul des composantes propulsives permet de calculer le niveau et les variation de l'efficacité des voiles pour propulser le navire. Actuellement, sur les voiliers de croisières il existe très peu d'information sur la force vélique du gréement. Le brevet US 3935828 informait du rendement de la voile par la mesure du vent dans l'intrados et dans l'extrados de la voile et le rapprochement avec la tension s'exerçant sur le patara. En ce qui concerne les régatiers, ils ont développé des systèmes optiques très sophistiqués pour comparer la forme de la voile avec sa forme théorique optimale. Mais ce système ne donne aucune information directe sur la force vélique, c'est à dire le résultat, transmise au gréement. Un autre brevet, le US 6543296, mesure les efforts dans les haubans mais dans l'optique de prévention contre la rupture des haubans et donc le démâtage. L'information sur la force vélique n'est donc pas visualisable actuellement par les équipages. Ceux-ci règlent donc leurs gréements d'une manière empirique et n'ont aucune information sur le couple de chavirage du bateau ou la force propulsive. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ce manque d'information puisqu'il consiste, d'une part à mesurer les forces de traction latérales au bateau dans les haubans pour visualiser le couple de chavirage et d'une autre part à visualiser la composante longitudinale de la force vélique par la mesure de toutes les tractions d'avancement du bateau dans les haubans situés en arrière du mât. Le principe est de considérer qu'il n'est pas nécessaire de connaître toutes les forces appliquées au bateau par la voilure mais seulement les principales par l'intermédiaire du gréement. Toute augmentation de la force vélique étant automatiquement répercutée en totalité ou partiellement sur les câbles qui assure le maintien du mat sur le bateau. Il comporte en effet un capteur de contrainte sur tout ou partie des câbles qui retiennent le mât sur le plan latéral ou longitudinal (Galhaubans, bas haubans, pataras, bastaques etc...). Le Dispositif prévoit que tous les capteurs sont reliés à un calculateur programmable disposant d'une mémoire permettant d'enregistrer des informations au moment de l'installation de l'appareil sur le bateau. Ce calibrage comporte trois étapes: 1. Les mesure initiales de tension du gréement au repos (TO) 2. La position respective des points de fixation de chaque câble par rapport au mat et à l'axe du bateau par mesure de l'angle a sur la figure 1. 3. et le calibrage des seuils d'alarme du couple de chavirage Selon des modes particuliers de réalisations: Les capteurs peuvent être intégrés dans les haubans dès leur construction ou intégrés dans la chaîne de liaison entre le mât et le pont du bateau ( sertis, ridoirs, axes, cadènes etc.. - Les capteurs doivent être adaptés fonction du type de câble employé, tel qu'un câble en inox monotoron ou d'autres câbles en matériaux composites. Les capteurs peuvent être électriques, mécaniques, piézo-électriques ou de toutes autres technologies susceptibles de mesurer une tension de hauban. Les capteurs doivent être insensibles aux intempéries ou protégés contre l'humidité ou les U.V. Le système reliant les différents éléments peut être filaire ou utilisant des ondes par un système d'émetteur-récepteur. l'information de l'équipage est transmise par le calculateur à un ensemble de moyens visuels sous forme digitale, analogique et ou graphique grâce à un micro ordinateur, un écran vidéo, LCD, un écran à aiguille ou tout autre mode de visualisation de l'information. La visualisation de l'information peut être obtenue par Le calculateur peut recevoir une prise NMEA pour être relié à un ordinateur. Une mémoire peut être ajoutée pour retracer l'historique des forces qui se sont exercées sur le gréement pendant la navigation. - L'alarme peut être sonore, visuelle, vibratoire par appareil portatif ou tout autre moyen permettant de prévenir l'équipage en temps réel après programmation du seuil de tolérance propre au bateau et au programme de navigation Un interrupteur à clé peut être ajouté pour permettre au responsable du bateau de modifier les réglages ou déconnecter le système. Une sécurité de dysfonctionnement peut être ajoutée pour alerter l'équipage. Le dessin annexé illustre l'invention à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 représente un bateau dont le gréement est relié au pont par deux haubans et un étai. En référence à ce dessin, le dispositif est constitué comme suit selon un mode particulier de réalisation. Sur ce type de gréement, fréquemment rencontré sur les multicoques, deux capteurs de contraintes (1 et 2) sont placés sur les haubans bâbord (3)et tribord (4) reliant chacun le mât ( 5) aux cadènes (6 et 7) par des ridoirs afin de mesurer en permanence la tension desdits haubans. Alimentés par une source électrique (8), le calculateur (9) est aussi relié à un système de calibrage activé par clé (10). Le tarage des tensions des haubans qui est prévu lorsque ceux-ci sont au repos. En effet, pour maintenir le gréement, une tension permanente est appliquée dans les haubans lors du matage, cette tension doit être prise en compte dans le calcul de la force propulsive. - La mesure des angles propre à chaque capteur. Dans le plan du pont du bateau, à partir de la droite perpendiculaire à l'axe du bateau, on mesure l'angle c aigu obtenu entre la droite passant par le centre du pied de mât et le centre de la cadène du hauban dont on calibre le capteur. Cette opération étant répétée autant de fois qu'il y a de capteurs. Le seuil d'alerte choisi par le responsable du bateau pour déclencher l'alarme lorsque le couple de chavirage du bateau dépasse le seuil susdit pour informer l'équipage sur la nécessité de réduire la surface de voilure. Le calculateur (9), l'interrupteur (11), l'alimentation électrique (8), l'écran de contrôle (12), le système de calibrage (10) et l'alarme (13) sont placés dans un boîtier étanche, résistant aux chocs et aux rayons UV afin de garantir la protection du dispositif. 2872777 4 Le calculateur programmable avec mémoire permanente a ensuite pour fonction: De conserver la tension à vide TO de chaque hauban lors du tarage de ceux-ci. De calculer la somme des forces propulsives ( SP) obtenue par la tension longitudinale TN de chaque hauban par le calcul suivant: TN = (sin a X T-T0) , avec T la tension obtenue par le capteur du hauban De calculer le différence des tensions latérales ( DL) en valeur absolue obtenue entre les haubans situés à bâbord et les haubans situés à tribord du bateau. La tension latérale TL de chaque hauban est obtenue par le calcul suivant: TL = (cos â . T) , avec T la tension obtenue par le capteur du hauban De calculer en permanence la force vélique globale (FV) par calcul à partir de la somme des forces propulsives (SP) et des forces latérales (DL) : FV' = SP' + DL' Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'information des équipages sur les contraintes latérales et longitudinales appliquées au gréement pour permettre d'optimiser la surface de toile et le réglage des voiles; cette information permet d'améliorer la sécurité des voiliers et prévenir les chavirages d'une part et d'optimiser les performances d'autre part. -5-REVENDICATIONS 1) Dispositif consistant à fournir à l'équipage des voiliers une information quantitative sur le niveau et les variations des forces appliquées au gréement par l'action du vent sur les voiles caractérisé par des capteurs de tension (1 et 2) mesurant les tractions des câbles (3 et 4) constituant le gréement d'un bateau, les dits capteurs étant posés sur les câbles ou sur leur fixation, un calculateur programmable (9 et 10) recevant les mesures des dits capteurs (9 et 10) capable de calculer les forces latérales, propulsives et la force vélique, enfin des dispositifs d'information de l'équipage (12 et 13) reliés au dit calculateur. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits capteurs sont installés sur les haubans principaux ( 3 et 4) ou sur l'ensemble des haubans, bastaques ou pataras retenant le mat dans le sens latéral et longitudinal en arrière du mat. Cette mesure de la tension des câbles est transmise en permanence au calculateur par fil électrique ou onde radio. 3) Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur programmable disposant d'une mémoire permettant d'enregistrer les mesure initiales de tension du gréement au repos ainsi que la position respective des points de fixation de chaque câble par rapport au mat et à l'axe du bateau ( angle a) et le calibrage des seuils d'alarme du couple de chavirage a l'aide d'un clavier de calibrage (10) 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le calculateur est programmé pour calculer en permanence, à partir des données de tension obtenue de chaque capteur et de ses coordonnées préenregistrées, la composante latérale (cos a de la traction mesurée) et d'en déduire le couple de chavirage ( DL) par différence entre les tensions latérales cumulées sur tribord et le cumul des tensions latérales sur bâbord. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le calculateur est programmé pour calculer en permanence, à partir des données de tension obtenue de chaque capteur et de ses coordonnées préenregistrées, la composante propulsive (sin a de la traction mesurée déduction faite de la tension au repos TO) et d'en déduire la force propulsive (SP) correspondant au cumul des forces propulsives de chaque câble situé en arrière du mat. 6) Dispositif selon la revendication 4 ou 5 caractérisé en ce que le calculateur est programmé pour calculer en permanence la force vélique (FV) globale par la formule 30 FV2=SP2+DL2 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'information de l'équipage est transmise par le calculateur à un ensemble de moyens visuels comprenant des afficheurs numériques ou graphiques, vidéo ou LCD, des alarmes sonores ou lumineuses programmables par le responsable du navire pour signaler les seuils de réduction de voilure ou les risques de chavirage.