Brevet FR2867449A1 — publié le 20050916

APPENDICE ANTI-DERIVE BASCULANT ET RELEVABLE POUR EMBARCATIONS NAVALES La présente invention a pour objet un nouveau dispositif anti-dérive, pour les engins nautiques, notamment pour les bateaux à voile. Le dispositif anti-dérive selon la présente invention est particulièrement avantageux puisqu'il permet non seulement d'optimiser la résistance à la dérive d'un bateau quelque soit la force du vent, mais également de simplifier de manière importante les opérations et les manoeuvres de contrôle des dérives effectuées par l'équipage, d'accroître la sécurité de cet équipage, sans toutefois nuire à la vitesse et à la navigabilité du bateau. Il est bien connu qu'un voilier en navigation sous voile est en équilibre sous l'effet 15 de quatre forces différentes. La force Fv que le vent exerce sur les voiles et que l'on peut imaginer concentrée en un seul point appelé centre d'effort (CE) aussi connu parfois sous le nom de point de poussée vélique. Comme cela est représenté de manière schématique à la Figure 1A, cette force se décompose en deux composantes. Une première composante longitudinal (Fvl) qui sert à propulser le vaisseau vers l'avant, et une deuxième composante transversale (Fvt) ayant pour effet de faire dériver le vaisseau latéralement, voire à le faire chavirer puisqu'elle agit sur les voiles donc à une certaine hauteur au dessus de la coque (2). II est donc nécessaire de contrer la dérive du bateau ainsi que le moment de chavirage. La force de gravité Fg correspondant au poids du bateau, qui tend à faire couler le bateau et que l'on peut imaginer concentrée en un seul point appelé centre de gravité CG du bateau (Figure 2). La force de flottaison Ff (poussée d'Archimède) qui aura tendance à faire flotter le bateau et qui est toujours égale au poids du bateau. On peut imaginer cette force concentrée en un seul point appelé centre de flottaison CF (Baricentre du volume immergé du bateau) (Figure 2). Enfin, la force anti-dérive (résistance à la dérive) causée par la surface normale immergée du bateau. Cette surface effective est la composante de toute la surface immergée qui est perpendiculaire au sens de dérive. C'est elle qui résiste effectivement à la dérive latéral du bateau (Figure 1B). En l'absence de vent, le voilier flotte donc en position verticale sous l'effet de la force de gravité et la force de flottaison qui sont égales mais de sens opposés. Les centres de gravité CG et de flottaison CF sont, dans ce cas, alignés sur une même ligne verticale passant par l'axe central et longitudinal du bateau (Figure 2). Par contre, sous l'effet de la pression du vent sur la voile, la force Fvt pousse le bateau à gîter (pencher) puisqu'elle est la source du moment de chavirage, comme illustré à la Figure 3. Ceci aura pour effet d'immerger la partie droite de la coque et donc de décaler le centre de flottaison vers la droite. Le centre de gravité reste à sa place initiale dans l'axe du bateau. Les forces de flottaison et de gravité n'étant plus alignées, créent à leur tour un couple, appelé couple de redressement qui contre le moment de chavirage et le mouvement de gîte du bateau. De nombreux bateaux sont actuellement équipés de quille fixe et profonde. Dans le cas de ces bateaux, la surface anti-dérive qui cause la résistance à la dérive latérale du bateau est principalement assurée par la surface de la quille qui fait donc office de plan anti-dérive. Cependant, seule la composante verticale (normale) de cette surface est efficace pour contrer la force de dérive latérale. Or, celle-ci offre une résistance antidérive très dégradée lorsque l'angle de gîte du bateau est élevé. En effet, comme cela est illustré à la Figure 3, lorsque le bateau est en position B, la surface normale de la quille fixe est d'autant plus réduite que le vent est fort et l'angle de gîte élevé. La quille fixe s'avère donc inefficace lorsque les vents sont forts et les forces de dérives élevées. En vue de remédier à ce problème, certains bateaux, tels que les voiliers "open 50, 60 et 70 pieds" ont été équipés d'une quille pendulaire et de deux dérives sabres (une de chaque côté du bateau). Celles-ci sont généralement logées dans des puits (10) qui traversent le bateau du pont (16) à la coque (2) avec un angle d'inclinaison par rapport à l'axe vertical du bateau (Figure 4) de sorte que lorsque le bateau gîte, la dérive sabre se retrouve dans l'eau presque en position verticale. De telles dérives visent à apporter une meilleure résistance à la dérive latérale. Cependant, ces dérives sabres ainsi plaçées s'avèrent éfficaces seulement lorsque l'angle de gite du bateau est proche de l'angle d'inclinaison des dérives sabres, ce qui n'est pas toujours le cas. Ces dérives sabres nécessitent par ailleurs des manoeuvres supplémentaires de la part du navigateur qui doit, à chaque virement de bord ou empannage, descendre la dérive sabre qui était haute, et au contraire remonter hors de l'eau la dérive qui était basse. Les deux dérives étant positionnées de chaque coté du bateau, ces manoeuvres se font à l'extérieur sur le pont et peuvent s'avérer délicates. Par ailleurs, la dérive sabre qui est en position haute au dessus du pont expose une surface non négligeable à la pression du vent, et augmente le fardage du bateau. Le supplément de fardage est encore accru lorsque les deux dérives sont en position haute. Enfin, lorsque les deux dérives sont en position basse, elles créent un supplément de traîne. Pour palier aux inconvénients que l'on rencontre dans les embarcations à voile équipées de quilles fixes ou de dérives sabres latérales, un nouveau système a été élaboré. Ce nouveau système anti-dérive pour engins nautiques, notamment pour bateaux à voile, comprenant au moins un appendice anti-dérive basculant ou pendulaire (1). Plus particulièrement, le nouveau système comprend un appendice anti-dérive (1) inclinable latéralement de sorte que le plan dudit appendice conserve une position quasi-verticale quelque soit l'angle de gîte du bateau. Le système anti-dérive est particulièrement efficace puisqu'il permet d'ajuster l'inclinaison de la dérive, et ainsi maximiser la surface efficace de résistance à la dérive en fonction de la force des vents et de la gîte du bateau. De préférence, l'angle d'inclinaison de l'appendice anti-dérive (1) est proche de l'angle de gîte du bateau O. L'appendice est alors en position quasi-verticale ou perpendiculaire au sens de la dérive du bateau, et confère une résistance à la dérive maximale. Selon un mode de réalisation préféré, l'appendice anti-dérive basculant (1) est de type dérive sabre, et peut être remontée hors de l'eau lorsque les forces de dérive sont faibles ou lorsque le bateau navigue au portant (vent arrière), de sorte à éviter les inconvénients de traîne de la surface mouillée du bateau. Le système anti-dérive est indépendant de la quille du bateau, et est de préférence placé au milieu du bateau avec le puits de manoeuvre et la commande d'orientation. Grâce à l'invention, on évite ou on limite de manière importante les manoeuvres de l'équipage. En effet, les opérations de montée et descente des deux dérives latérales lors de virement de bord ou d'empannage, sont remplacées par une simple manoeuvre d'inclinaison de la dérive basculante (1) du système anti-dérive. De plus, ces manoeuvres ne nécessitent plus une sortie sur le pont, mais se font au contraire en toute sécurité à partir d'un poste à l'intérieur du bateau, à l'abri des éléments. Le système anti-dérive est particulièrement avantageux lorsque l'inclinaison est contrôlée de manière automatique. Dans ce cas, aucune intervention ou manoeuvre de l'équipage n'est plus nécessaire. Par ailleurs, le pont n'étant plus encombré par la présence de dérive sabre en position haute, le fardage est par conséquent éliminé par l'utilisation du système anti- dérive. Ainsi, grâce à l'invention, il est possible de manière simple d'optimiser la résistance anti-dérive en fonction de la force du vent, sans inconvénients de fardage et de traîne, tout en assurant une meilleure sécurité pour le navigateur et/ou son équipage. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre du système selon l'invention, et à l'examen des figures annexées sur lesquelles: Les Figures 1A et 1B illustrent les principes physiques de base auxquels est soumis un voilier. La Figure 2 illustre l'équilibre d'un voilier en position verticale sous l'effet de la gravité et de la force de flottaison. La Figure 3 illustre un voilier équipé d'une quille fixe en équilibre à la gîte sous l'effet d'un vent de travers. La Figure 4 illustre un voilier équipé d'une quille pendulaire et dérives sabres (1) latérales en equilibre à la gîte sous l'effet d'un vent de travers. Les Figures 5A et 5B illustrent les inclinaisons inversées d'une quille pendulaire et d'une dérive sabre (1) basculante lorsque le bateau navigue en tribord-armures (Fig.5A) ou en babord-armures (Fig 5B). La Figure 6 illustre un voilier en équilibre à la gîte, équipé d'une quille pendulaire et du d'une dérive sabre (1) basculante selon le système anti-dérive. La Figure 7 illustre le dispositif anti-dérive positionné au contact de la coque (2) au fond du bateau. La Figure 8 illustre l'appendice anti-dérive (1) du système basculant positionnée au sommet d'un puits de dérive (10) au fond du bateau. La Figure 9 est une coupe transversale du dispositif anti-dérive qui illustre les systèmes de contrôle d'inclinaison, et de levage de la dérive sabre (1). La Figure 10 montre une coupe longitudinale du dispositif anti-dérive qui illustre les systèmes de contrôle de levage de la dérive sabre (1). La Figure 11 illustre la liberté du choix dans le positionnement longitudinal de la dérive sabre (1) basculante par rapport à la position de la quille (17). Dans les Figures 7 à 11, (1) représente la dérive-sabre basculante, (2) représente la coque du bateau, (3) représente le manche étanche du dispositif anti- dérive, (4) représente un renfort, (5) représente le palier, (6) représente le fourreau-charnière du dispositif anti-dérive, (7) représente un pendule inclinomètre, (8) représente la cage de contrôle, (9) représente l'axe longitudinal du bateau, (10) représente le puits de dérive, (11) montre la profondeur du plan normal anti-dérive, (12) représente le palan de levée, (13) représente le palan de descente, (14) représente le vérin d'inclinaison, (15) représente le palan d'inclinaison, (16) représente le pont ou rouf, (17) représente une quille pendulaire ou fixe, et (18) représente une dérive-sabre basculante intercalée. La présente invention a donc pour objet un dispositif anti-dérive comprenant un appendice anti-dérive caractérisé en ce que ledit appendice anti-dérive est basculant. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif anti-dérive comprend un appendice anti-dérive (1) inclinable latéralement de telle sorte que le plan de l'appendice garde une position quasi-verticale quelque soit l'angle de gîte du bateau. Le système selon la présente invention permet de faire varier l'angle latéral d'inclinaison de l'appendice de façon à ce qu'il soit toujours perpendiculaire à la ligne de flottaison du bateau et ceci quelque soit l'angle de gîte du bateau 0 (Figure 6). Lorsque la dérive basculante ou pendulaire (1) selon la présente invention est placée en position quasi-verticale dans l'eau, sa surface devient effective en tant que plan anti-dérive pour contrer la dérive latérale du bateau. La force de résistance antidérive conférée par ce système est par conséquent maximale. La dérive basculante (1) ou pendulaire selon la présente invention est de préférence rigide. L'appendice anti-dérive basculant (1) est inclinable grâce à une charnière étanche placée dans la cale du bateau au contact de la coque (2) , ou par tout autre moyen similaire connu de l'homme du métier. L'axe de rotation de cette charnière est horizontal et aligné dans l'axe longitudinal du bateau (Figure 7). La charnière étanche du système peut être placée soit directement sur la coque (2) au fond du bateau (Figure 7), soit surélevée au sommet d'un puits (10) de façon à ce qu'elle soit au dessus de la ligne de flottaison afin de limiter les possibilités d'infiltrations d'eau (Figure 8). Selon un mode de réalisation préféré, la dérive basculante ou pendulaire (1) peut être relevée de la même façon qu'une dérive sabre classique. Comme dans le cas d'une dérive sabre classique, la dérive basculante (1) selon l'invention est placée à l'intérieur d'un fourreau, dans lequel elle glisse lors de sa descente et sa remontée. Le fourreau est de préférence solidaire de la charnière qu'il traverse de haut en bas, et tourne autour de l'axe de rotation de la charnière (6). Les dimensions et formes du fourreau sont adaptées à la dérive sabre (1) qu'il supporte quelque soit la forme, taille, ou structure de cette dernière. Le fourreau est généralement assez haut pour que son sommet soit toujours au dessus de la ligne de flottaison de façon à éviter les entrées d'eau, et à lui permettre de supporter structurellement les efforts générés par la dérive sabre (1). Une cage de contrôle (8) est avantageusement installée sur le fourreau, permettant ainsi de guider la dérive sabre (1) pendant sa descente ou sa remontée, et de maintenir en place la dérive sabre (1) lorsqu'elle est en position haute ou en partie descendue. Selon ce mode de réalisation de la dérive sabre basculante (1), le système antidérive comprend en un dispositif de levage de la dérive. La dérive sabre basculante (1) étant de préférence non lestée, le levage de cette dernière ne nécessite pas de moyens lourds ou complexes pour la lever ou la descendre. Les systèmes de levage des dérives sabres (1), qui sont bien connus de l'homme du métier, peuvent être utilisés pour mobiliser la dérive du système. Par exemple, un palan monté en circuit fermé/continu, opéré par un winch du genre "Line control" peut être actionné afin de descendre, lever, et maintenir la dérive sabre (1) en position haute, basse ou intermédiaire (Figure 10). En position remontée, le haut de la dérive sabre (1) reste plus bas que le niveau du pont ou du rouf (16). Ce système est donc particulièrement avantageux puisque le pont ne se trouve pas encombré par la dérive en position haute. Par ailleurs, celle-ci n'étant pas exposée au vent, le fardage est éliminé. En position haute, la dérive sabre basculante (1) se loge dans la cage de contrôle (8) et du fourreau (6). Il est également avantageux de positionner un capot sur le pont ou sur le rouf (16), à la verticale du dispositif dans le cas où l'on souhaite sortir complètement la dérive sabre (1). Selon un autre mode de réalisation préféré, le système anti-dérive comprend un dispositif de contrôle d'inclinaison de l'appendice antidérive ou dérive basculante (1). Selon ce mode de réalisation, l'inclinaison latérale de la dérive est contrôlée, selon la taille du bateau, soit par un palan simple ou multiple si les efforts sont importants, soit par un vérin hydraulique si le bateau est équipé d'une centrale hydraulique. Lorsque la dérive (1) est inclinée à l'aide d'un palan, celui-ci est fixé à des points de rappels latéraux fixes sous le pont ou sous le rouf (16) ainsi qu'à la cage de contrôle (8) du système. La cage de contrôle (8) décrite précédemment fournit alors un bras de levier conséquent sur lequel le palan d'inclinaison (15) prend appui (Figure 9). La ligne du palan sera en circuit fermé/continu est opérée par un seul winch du genre "Line control". En vue de faciliter la lecture et le contrôle de l'inclinaison de la dérive pendulaire (1), le système peut être équipé d'un inclinomètre, composé d'un pendule (7) fixé par son extrémité supérieure au sommet de la cage de contrôle (8) du fourreau basculant. Ce pendule (7) ainsi fixé indique la verticale réelle quelque soit l'angle de gîte du bateau. L'inclinaison du fourreau qui est solidaire de la dérive sabre pendulaire (1) est alors ajustée jusqu'à ce que le pendule de contrôle (7) s'aligne avec la cage (8). Le fourreau et la dérive sabre (1) se trouvent alors en position verticale offrant une surface antidérive normale maximale, et une résistance anti-dérive optimale. Alternativement, le contrôle de l'inclinaison de l'appendice anti-dérive (1) est effectuée de à l'aide d'un inclinomètre électronique, relié à un mini processeur contrôlant à son tour un vérin hydraulique. Un progiciel susceptible de gérer les variations de gîte du bateau et de différencier les variations brusques et passagères causées par la houle, de celles qui sont causées par un changement de la force du vent ou un changement de cap, ou encore par un virement de bord peut être avantageusement utilisé pour contrôler automatiquement l'inclinaison de la dérive pendulaire ou basculante (1) du système antidérive. La présente invention a également pour objet des engins nautiques tels que les voiliers équipés de dispositifs anti-dérives ou dérives pendulaires (1) tels que précédemment décrits. Sans aucune limitation, les bateaux peuvent être équipés d'au moins un système anti-dérive. Le positionnement longitudinal du plan anti-dérive immergé est généralement conditionné par la position longitudinale du plan de voilure. Toutefois, grâce au nouveau système anti-dérive, le positionnement devient indépendant du positionnement longitudinal de la quille (17) et du bulbe, conditionné par la position longitudinale du centre de flottaison de la carène, ce qui facilite le travail de conception par l'architecte naval. De préférence, les bateaux sont équipés d'une quille fixe ou pendulaire (17) afin d'améliorer le redressement du bateau en cas de gîte et d'une dérive basculante (1). Selon le design du plan de voilure, la position de la dérive pendulaire (1) peut être soit en avant de la quille (17), soit en arrière de fa quille (17), soit intercalée dans la quille comme le montre la Figure 11 (18). Selon le mode de réalisation où le voilier est équipé à la fois d'une quille pendulaire (17) et d'une dérive basculante (1), l'appendice anti-dérive (1) est basculé à babord lorsque le voilier navigue tribord-amures (Figure 5A), alors que lorsque le bateau navigue babord-amures, l'appendice est basculé à tribord (Figure-5B), l'inclinaison de la dérive pendulaire (1) étant alors inversée par rapport à celle de la quille pendulaire (17). REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-dérive caractérisé en ce qu'il comprend un appendice anti-dérive (1) inclinable latéralement ou pendulaire ou basculant. 2. Dispositif anti-dérive selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appendice est incliné latéralement de sorte qu'il conserve une position quasi-verticale quelque soit l'angle de gite de l'embarcation equipée d'un tel dispositif. 3. Dispositif anti-dérive selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plan dudit appendice reste dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan de flottaison du bateau. 4. Dispositif anti-dérive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit appendice est incliné latéralement à l'aide d'un système ou dispositif d'inclinaison, tel que par exemple, des palans ou des vérins hydrauliques. 5. Dispositif anti-dérive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est positionné au fond du bateau, soit au contact de la coque (2), soit ou au sommet d'un puits de dérive (10), et est articulé grâce à une charnière, ladite charnière étant de préférence étanche. 6. Dispositif anti-dérive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit appendice anti-dérive (1) est mobile verticalement à la 25 manière d'une dérive sabre. 7. Dispositif anti-dérive selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'appendice anti-dérive (1) sabre est placé à l'intérieur d'un fourreau dans lequel il glisse d'une position haute à une position basse. 8. Dispositif anti-dérive selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de lecture et/ou de contrôle de l'inclinaison dudit appendice, choisi par exemple parmi un pendule inclinomètre (7) ou un inclinomètre électronique. 9. Embarcation navale caractérisée en ce qu'elle comprend un ou plusieurs dispositif anti-dérive tel que défini dans l'une quelconque des revendications précédentes. 10. Embarcation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une quille fixe ou pendulaire (17), positionnée en avant, en arrière, ou encore de façon intercalée par rapport à l'appendice anti-dérive (1).