Brevet FR2883254A1 — publié le 20060922

La présente invention concerne une quille hydractive pendulaire séparable pour navire comportant des ailerons latéraux orientables. Il est connu d'utiliser une quille de bateau à géométrie variable composée de deux demi-quilles portant le lest et qui peuvent se relever depuis une position verticale, jusqu'à l'horizontale en s'ouvrant sous le navire comme les ailes d'un papillon. Cette géométrie variable permet une répartition optimale du lest afin de corriger la gîte du bateau et d'augmenter le couple de redressement. Cette conception de quille à géométrie variable permet en outre l'échouage lorsque les deux demi-quilles sont ouvertes chacune à 90 afin d'offrir une surface de support plane. De telles quilles pendulaires ne peuvent pas comporter un lest trop lourd, sans quoi le mécanisme pour leur mouvement est d'un poids et d'un encombrement trop importants. 1l en résulte que l'effet hydractif de la quille peut être insuffisant, ce qui provoque l'instabilité du navire. Il existe donc le besoin d'un élément hydractif supplémentaire pour ce type de quille. Afin de résoudre ce problème technique, la quille pendulaire séparable selon l'invention comporte des ailerons latéraux orientables, également appelée "trimmers". Outre ces ailerons latéraux orientables, la quille selon l'invention comporte également une naissance de quille faisant partie de la structure même du navire qui peut être renforcée dans les fonds et reprendre les efforts du gréement. Cette naissance de quille supporte les ailerons latéraux orientables qui peuvent être formés d'un bloc de caoutchouc à densité variable, faisant office d'amortisseur en position d'équerre pour l'échouage et l'auto régulation du flux de par leur capacité à la déformation en navigation. La quille selon l'invention comporte en outre un voile de quille scindé longitudinalement en deux demi-voiles de quille portant chacun une moitié de lest installé sur chacune des parties télescopiques incluses dans leur structure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, description faite en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue de profil d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention dans laquelle le voile de quille est en position fermée, l'aileron en position neutre et le lest télescopique rentré ; 15. la figure 2 est une vue de profil d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention dans laquelle les voiles de quille sont en position ouverte à 90 et les ailerons en positon neutre pouvant venir en équerrage; 20. la figure 3 est une vue arrière correspondant à la figure 2; la figure 4 est une vue arrière d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention dans laquelle les voiles de quille sont en position fermés et les lests sont rentrés; la figure 5 est une vue arrière d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention dans laquelle les voiles de quille sont en position fermés et les lests télescopiques descendus, offrant un tirant d'eau pour une grande stabilité ; la figure 6 est une vue arrière d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention sur laquelle on a représenté diverses positions que peuvent prendre les deux demi-voiles de quille; 35. la figure 7 est une vue arrière d'un bateau équipé d'une quille selon l'invention sur laquelle les deux demi-voiles de quille forment un socle plat bloqué par les ailerons latéraux orientables en équerre; la figure 8 est une vue de profil d'une variante de l'invention sur laquelle les demi-voiles de quille présentent chacun un second voile de quille additionnel télescopique, et la figure 9 est une vue de profil d'une variante de l'invention sur laquelle le lest est fixé sur une semelle solidaire des jambes de force des vérins qui provoque la manoeuvre de rentrée/sortie du lest. La quille hydractive pendulaire séparable selon la présente invention va maintenant être décrite de façon détaillée en référence aux figures 1 à 9. Les éléments équivalents représentés sur les différentes figures porteront les mêmes références numériques. De manière générale, tous les éléments de la quille selon l'invention sont fabriqués dans des matériaux issus de la construction navale classique. Ils peuvent être en métal, tel que l'acier ou l'aluminium, ou en matériau composite, tel que le carbone, le kevlar, du polyester ou un mélange de ceux-ci. Un bloc de caoutchouc de densité variable est préféré pour les ailerons latéraux orientables. Comme cela peut être vu sur les différentes figures fournies en annexe, la quille hydractive pendulaire séparable 1 selon l'invention comprend une naissance de quille fixe 2 solidaire de la partie inférieure de la coque 3 du bateau 4 et qui se prolonge au bas de celui-ci. L'hélice de propulsion 6 du bateau 4 est montée sur cette naissance de quille 2 mais peut également être disposée de manière classique montée sur un arbre de transmission. Un voile de quille 7 comportant le lest 8 dans sa partie inférieure est articulé à la partie inférieure de la naissance de quille 2 et prolonge la partie inférieure de celui-ci. Dans un mode de réalisation préféré, ce voile de quille 7 est mobile de façon pendulaire de 0 à 90 de chaque côté. Comme cela peut être vu sur les figures 4 à 8, ce voile de quille 7 est scindé longitudinalement en deux parties égales 9 appelées demi-voiles de quille selon un plan vertical parallèle à l'axe de progression du navire 4 et celui de son ou de ses mât(s) 10. Ces deux demi-voiles de quille 9 sont articulés autour d'un axe horizontal dans leur partie supérieure et comportent chacun une moitié de lest 8 dans leur partie inférieure. Leur articulation permet un mouvement de balancement indépendant et réglable des demi-voiles de quille 9 avec des angles d'ouverture importants et quelconques, généralement limités à 90 dans un sens ou dans l'autre par rapport à la verticale. Outre l'effet stabilisateur accru que permet le mouvement de balancement indépendant et réglable des demi-voiles de quille 9, l'ouverture symétrique des demi-voiles de quille 9 permet également de diminuer le tirant d'eau. Le mécanisme permettant le mouvement pendulaire des demi-voiles de quille, de préférence sous la forme de vérins hydrauliques sensiblement horizontaux, d'un dispositif de vis sans fin ou de tambours parallèles, est logé dans la naissance de quille ou dans l'âme des ailerons. Des ailerons latéraux orientables 11, similaires à des ailerons de profondeur en aviation, sont préférentiellement montés de chaque côté de la naissance de quille 2. Ces ailerons latéraux orientables sont manoeuvrés pour leur pivotement par un système installé dans la naissance de quille. Mis en opposition avec le voile de quille 7, ces ailerons latéraux orientables 11 agissent en antagoniste en modifiant le flux d'eau à qui il s'oppose et accélèrent celui-ci sur le voile de quille 2883254 5 7. Ceci augmente la pression, donc le poids, sur le voile de quille 7 et augmente le couple de redressement. Cette action conjuguée des ailerons latéraux orientables 11 avec le voile de quille 7 améliore considérablement l'effet hydractif de l'ensemble par effet de contrainte sur le flux d'eau augmentant la pression qui s'exerce sur le voile de quille 7 avec la vitesse, dit effet "Venturi". En outre, la résistance engendrée par l'action des ailerons latéraux orientables 11 corrige la dérive du bateau 4 et soulage l'effort du gouvernail 12. Les ailerons latéraux orientables 11 permettent également de modifier l'assiette du bateau 4, ce qui facilite le déjaugeage, par exemple quand le bateau 4 progresse au moteur. Dans ce cas, les demi-voiles de quille 9 ouverts symétriquement à environ 60 peuvent servir de "foil" suivant leur profil. Sur les figures 6 et 7 sont représentés différents angles que peuvent former les demi-voiles de quille 9. Les deux demi-voiles de quille 9 peuvent s'ouvrir chacun de leur côté à 90 , formant ainsi un socle plat (180 ), pouvant être bloqué par la mise en équerre des ailerons latéraux orientables comme cela est représenté sur les figures 3 et 7. Un tel socle plat et lourd facilite l'échouage stable du navire 4 ainsi équipé. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les surfaces des voiles de quilles 9 qui sont en contact l'une contre l'autre lorsque la quille est en position neutre (c'est-à-dire fermée, droite et verticale), peuvent comporter des empreintes femelles 13 telles que représentées sur la figure 7. Lorsque la quille 1 est ouverte à 180 , les parties mâles d'un dispositif de transport ou de manutention, peuvent venir s'engager et/ou se verrouiller sur ces empreintes femelles. L'homme du métier pourra bien entendu envisager tout autre dispositif pour remplir la même fonction. Ceci permet une mise au sec ou à l'eau du bateau 4 sans nécessiter de matériel de port, tel qu'une grue, un ber ou un tracteur. Le bateau 4 peut être hissé à terre à l'aide d'un treuil ou par le guindeau du bord. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les ailerons latéraux orientables 11 contiennent les vérins de manoeuvre 14 de pivotement des demi-voiles de quille 9 dans leur structure. Ainsi, les demi-voiles de quille 9 sont actionnés en pivotement par ces vérins de manoeuvre 14 sensiblement horizontaux représentés schématiquement en traits discontinus sur les figures 4 et 5 et logés dans des cages qui forment les noyaux des ailerons latéraux orientables 11 et qui sont solidaires de la naissance de quille 2. Les tiges de force de ces vérins hydrauliques arrivent de manière tangentielle sur les têtes des demi-voiles de quille 11 correspondantes. Par l'intermédiaire d'au moins une biellette, la tige de force de chaque vérin 14 permet le mouvement pendulaire du voile de quille 7. Le mouvement de pivotement des ailerons latéraux orientables 11 se fait également autour de ces cages. Le fait que les vérins de manoeuvre sensiblement horizontaux 14 de pivotement des demi-voiles de quille 9 soient à l'horizontale et installés sur la partie fixe 2 de la quille 1 à l'intérieur des cages qui constituent le noyau des ailerons latéraux orientables 11 a pour avantage de ne pas encombrer l'intérieur de la coque 3 et de faciliter leur montage par l'extérieur. En outre, le poids de l'ensemble est situé en dessous du centre de gravité du navire 4 et participe au lest de la quille 1. Cette disposition permet de pousser et/ou de tirer la quille par l'intermédiaire d'une biellette articulée sur la tête de la quille et sur la tige de force du vérin pour permettre un pivotement. Selon une première variante représentée sur la figure 8, chacun des demivoiles de quille 9 peut en outre présenter un second voile de quille additionnel télescopique 15 en forme de cadre mais pouvant être plein et qui coulisse comme un tiroir dans son voile de quille 7. Les demi-voiles de quille 9 comportent chacun dans sa partie inférieure une moitié respective du lest 8. Chacun des seconds voiles de quille 15 additionnels télescopiques est escamoté dans le voile de quille principal 7 et coulisse dans celui-ci de haut en bas. Ceci permet d'allonger ou de réduire le tirant d'eau et d'éloigner ou de rapprocher plus encore le poids du lest 8 du bateau 4, ce qui favorise le redressement et l'action anti-dérive de la quille 1. Selon cette première variante, les voiles de quille additionnels télescopiques 15 peuvent présenter un évidement 16 et être en forme de cadre pour éviter une trop grande surface mouillée et un meilleur guidage. Selon une seconde variante représentée sur la figure 9, on peut envisager une simplification de la conception de la quille 1, dans laquelle notamment c'est le lest 8 qui est mobile verticalement et non les demivoiles de quille additionnels télescopiques 15. Dans ce cas, on prévoit l'installation de deux corps de vérins 17 marinisés à l'intérieur de chaque voile de quille mobile 9 et dont ne ressort que les tiges de force 18, unies au lest 8 à leur extrémité, par exemple par l'intermédiaire d'une semelle. Ceci permet de varier la forme et le poids du lest 8 en fonction du type de plaisance (régate, croisière, plaisance). De même, alors que nous nous sommes plus particulièrement intéressés ici à des bateaux classiques à voile, il sera évident pour l'homme du métier d'adapter la quille de l'invention à d'autres voiliers et à des bateaux présentant un autre type de propulsion. Il est important de noter que la quille selon l'invention peut être installée facilement et rapidement sur tout type de bateau sans qu'il soit nécessaire de modifier la conception de ce dernier car il suffit de conserver la naissance de quille existant et d'y adjoindre les éléments restant de la quille de l'invention. Cependant, une structure en acier pour renforcer les fonds et reprendre les efforts du gréement est bénéfique car les nouveaux gréements en carbone associés au système de quille selon l'invention apportent un supplément de puissance important. Dans le cas d'un quillard, il suffit par exemple de tronçonner la quille existante à la hauteur nécessaire ou de démonter le bulbe de lest afin d'obtenir une telle naissance de quille et d'installer la quille selon l'invention par l'extérieur. De par son effet hydractif, la quille selon l'invention fournit une stabilité accrue pour le navire. La quille nécessite donc un lest moindre. Ce gain de poids conséquent, permet éventuellement l'installation d'un moteur plus puissant et plus lourd. La puissance accrue du moteur, conjuguée à l'effet stabilisant des deux ailerons latéraux orientables ainsi que l'ouverture symétrique à environ 60 des voiles de quille principaux pouvant servir de "foil" permet un déjaugeage plus facile de la coque, ce qui induit une vitesse plus élevée, un confort supérieur (l'étrave tape moins) et une plus faible consommation de carburant. On peut remarquer que, contrairement à l'invention, les dispositifs de quille pendulaire antérieurs sont implantés et nécessitent une découpe de la coque à un endroit qui subit de nombreux efforts et vibrations, ce qui a pour conséquence de fragiliser l'ensemble de la carène et augmente considérablement les risque d'arrachage de quille. La quille selon l'invention est donc bien plus fiable que celles de l'art antérieur car, en cas de choc, elle se briserait à la jonction naissance de quille/demivoile de quille, sans mettre le bateau en péril. De plus, contrairement à l'invention, les systèmes de manoeuvre des voiles de quille antérieurs sont installés au-dessus de la ligne de flottaison et empiètent largement dans le carré du bateau, ce qui implique de surélever les planchers et donc de diminuer la hauteur sous barrots. La quille de l'invention, outre ses qualités stabilisatrices supplémentaires et ses nombreux avantages, permet en outre un gain de place dans le carré par rapport à l'art antérieur. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits et représentés sur les dessins, mais peut présenter des modifications sans s'écarter du concept inventif. Ainsi, par exemple, on peut prévoir la libération du basculement de la quille hydractive pendulaire séparable par gravité ou par un asservissement en fluide hydraulique comportant une pompe automatique et/ou manuelle qui contient la source du fluide sous pression et un réservoir contenant du fluide ainsi qu'un organe distributeur aux chambres de travail des vérins telles que des électrovannes afin de donner une position de redressement favorable en cas de chavirement. De même, le nombre d'ailerons latéraux orientables n'est pas limité à un de chaque côté de la naissance de quille, mais plusieurs ailerons latéraux orientables pourront être prévus de chaque côté de la naissance de quille. REVENDICATIONS 1. Quille hydractive pendulaire séparable pour navire (1), caractérisée en ce qu'elle comprend les éléments suivants: - une naissance de quille (2) solidaire de la coque (3) du navire (4) et se prolongeant au bas de celui-ci, - des ailerons latéraux orientables (11) montés de chaque côté de la naissance de quille (2), - un voile de quille (7) mobile de façon pendulaire de 0 à 90 de chaque côté, articulé sur la naissance de quille (2) et scindé longitudinalement en deux demi- voiles de quille (9) portant chacun une moitié de lest (8), et - un mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille permettant leur mouvement pendulaire. 2. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que, les deux demi-voiles de quille (9) sont articulées jusqu'à 90 dans un sens ou dans l'autre par rapport à la verticale. 3. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que lorsque les demi-voiles de quille (9) sont chacun ouverts à 90 de leur côté, formant ainsi un socle plat, ces derniers sont bloqués par la mise en équerre des ailerons latéraux orientables (11). 4. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les surfaces des demi-voiles de quille (7) en contact l'une contre l'autre lorsque la quille est en position fermée droite et verticale comporte des empreintes femelles (13). 5. Quille (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les empreintes femelles (13) sont prévues pour être engagées et/ou verrouillées avec un dispositif de transport ou de manutention. 6. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille (7) est logé dans la naissance de quille. 7. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille (7) est logé dans l'âme des ailerons latéraux orientables (11). 8. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille (7) est sous la forme de vérins hydrauliques. 9. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille (7) est un dispositif de vis sans fin. 10. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que le mécanisme de manoeuvre (14) des demi-voiles voiles de quille (7) est constitué de tambours parallèles. 11. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les demivoiles voiles de quille (7) présentent chacun un second voile de quille additionnel télescopique (15) portant chacun une moitié de lest (8) . 12. Quille (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les demi-voiles de quille additionnels (15) présentent un évidement (16). 13. Quille (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les demi-voiles de quille additionnels (15) sont en forme de cadre. 14. Quille (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le lest (8) est télescopique. 15. Quille (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de libération du basculement.