Brevet FR2914273A1 — publié le 20081003

BATEAU A VOILE A GRANDE VITESSE. La présente invention a pour objet un nouveau type de bateau à voile dont la conception et les caractéristiques lui permettent d'atteindre de grandes vitesses. Le secteur technique de l'invention est la construction de bateaux à voile rapides qui appartiennent à ce jour à deux grandes familles: - d'une part les voiliers extrêmes construits avec des moyens de hautes technologies, des coques équipées de foils qui permettent à celles-ci de décoller, des voiles à profils épais, une amure en général préférée (une navigation sur ce côté préféré du voilier qui reçoit le vent permet de faire un trajet aller rapidement mais le retour se fait alors péniblement), une allure optimisée pour une eau plate ce qui rend de tels voiliers non-utilisables pour le loisir des amateurs de vitesse, - d'autre part les planches à voile qui sont des engins simples avec un rapport poids (traînée)/surface de voile très performant, capables d'évoluer dans toutes les conditions de vents, à toutes les allures et à toutes les amures, ce qui les rend donc accessibles à beaucoup plus d'amateurs de vitesse que les voiliers précédents, mais qui sont limitées dans leurs capacités d'aller encore plus vite : en effet d'un côté on ne peut plus réduire davantage leur déplacement et d'un autre côté on ne peut augmenter leur surface de voilure sous peine de chavirer, car le poids de celui qui les manoeuvre ne peut pas générer un couple de rappel très important sur la voile ; de plus, il est difficile d'assurer une bonne navigation à toutes les allures surtout quand la mer n'est pas plate, du fait de la conception de la planche à voile elle-même. Toutefois ces deux catégories de voiliers 5 rapides sont proches en vitesse maximum à prés de 87 km/h, avec moins d'un km/h d'écart. De nombreux perfectionnements ont été apportés pour améliorer surtout les planches à voile qui semblent posséder des capacités de vitesse plus 10 grandes; des évolutions ont été en particulier apportées sur la forme de carène très plate et donc planante qui leur permet de déjauger quand la vitesse augmente et donc de diminuer leur traînée, mais comme déjà indiqué précédemment, il semble que l'on soit 15 arrivé au maximum du possible dans ce domaine. Un autre axe de recherche pour augmenter la vitesse est aussi bien sûr l'augmentation de la surface de voilure mais comme indiqué précédemment, la conception des planches à voile actuelles ne permet pas 20 d'aller au-delà de ce qui se fait à ce jour et dans la catégorie des voiliers extrêmes l'augmentation de la surface de voilure augmente également la résistance à l'avancement dans l'eau du fait des foils. Le problème posé est ainsi de pouvoir augmenter 25 la vitesse d'un bateau à voile en disposant et utilisant une poussée vélique importante sur une surface de voile maximum mais sans que, d'une part la résistance à l'avancement dans l'eau augmente proportionnellement comme dans les bateaux actuels, et 30 d'autre part que le couple de renversement créé par la poussée vélique puisse risquer le chavirement du bateau, et cela tout en limitant la dérive de celui-ci pour lui permettre de remonter au vent et en permettant de le diriger sans trop de difficultés sur toutes les amures et allures, l'ensemble de ces contraintes étant difficile à concilier à ce jour avec une planche à voile ou un voilier extrême. Une solution au problème posé est un bateau à voile comportant au moins une coque flotteur, une structure pont, une dérive, un gouvernail, une voile et une articulation entre le flotteur et la structure pont permettant la modification de l'inclinaison de celle-ci par rapport au flotteur par rotation autour d'un axe longitudinal: selon l'invention la voile, la dérive et le gouvernail sont portés et solidaires de la structure pont, et le flotteur est libre en rotation par rapport à celle-ci. Dans un mode particulier de réalisation la voile est supportée par un mât dont l'extrémité inférieure est fixée sur la structure pont par l'intermédiaire d'un rail disposé en arc de cercle de part et. d'autre de l'axe du bateau et apte à déplacer ladite extrémité inférieure d'un coté à l'autre de celui-ci, permettant l'inclinaison du mât vers le vent et/ou vers l'arrière, sans modification de la tension des haubans. Dans un mode préférentiel de réalisation la partie mouillée dudit flotteur a une forme de partie mouillée de planche à voile, et le bateau à voile comporte au moins deux coques flotteurs et deux dérives latérales portées par la structure pont. On appelle partie mouillée (ou immergée) d'une coque flotteur la partie de celle-ci qui est en contact avec l'eau au repos, et en déplacement sur la surface de cette eau. Ainsi un bateau à voile construit suivant les caractéristiques de la présente invention permet d'isoler les différents efforts auxquels il est soumis et donc d'optimiser les différentes parties du bateau qui doivent d'une part résister à ces efforts et d'autre part au contraire les diminuer. En particulier la désolidarisation mécanique des coques par rapport à l'ensemble de la structure pont, qui porte tous les autres équipements et qui subit les efforts de la poussée vélique et de la dérive, supprime la transmission de forces négatives aux coques supports ; celles-ci, articulées librement à la structure pont et ne supportant pas directement les efforts de mât voile, dérive et gouvernail, peuvent ainsi flotter dans leurs lignes et offrir une résistance à l'avancement la plus faible. Le choix de coque type planche à voile permet de plus d'augmenter la vitesse de celle-ci puisque on peut alors augmenter la poussée vélique sur la voile dont la composante latérale est compensée par le poids de l'équipier sur la structure pont qui permet d'obtenir un couple de rappel par un effet de bras de levier important correspondant à la largeur de la structure pont. Par ailleurs, la possibilité de déplacer l'extrémité inferieure du mât sous le vent, inclinant alors l'extrémité supérieure de la voile vers le vent, crée une force de sustentation tendant à soulever le bateau hors de l'eau ce qui diminue la résistance à l'avancement dans l'eau et lui permet d'aller d'autant plus vite, tout en diminuant la force de renversement. La poussée vélique est ainsi optimale car elle combine une force sustentation et une force de propulsion, et les flotteurs articulés librement restent dans leur ligne d'eau quasiment comme au repos (tout au moins dans leur plan transversal) et ne servent qu'à flotter, ce qui permet à un tel voilier en particulier quand ces flotteurs sont des planches à voile qui restent alors planantes, de naviguer plus vite que les planches à voile actuelles utilisées classiquement et de façon plus simple et accessible qu'avec des voiliers extrêmes. Le résultat est un nouveau type de bateau à voile répondant au problème posé et disposant des avantages exposés ci-dessus, ce qui en démontre déjà suffisamment la nouveauté et l'intérêt. La description ci-après et les dessins ci-joints représentent un exemple de réalisation de l'invention mais n'ont aucun caractère limitatif: d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et l'étendue de cette invention, en particulier en disposant d'une seule coque flotteur centrale et d'une structure pont débordant et déplaçable de façon latérale d'un bord sur l'autre pour former un balancier de part ou d'autre de la coque, avec ou sans des foils ou des sortes de patins flotteurs aux extrémités latérales de la structure pont. Dans un mode particulier de réalisation avec un seul ou plusieurs flotteurs, la ou les dérives portées par la structure pont peuvent être inclinées à moins de 90 vers l'intérieur et le dessous de la structure pont, de manière à se comporter comme un foil mais en optimisant alors, suivant les connaissances de l'homme du métier, cette inclinaison pour d'une part ne pas augmenter la traînée plus que le gain obtenu par cet effet de foil, et d'autre part garder un minimum d'appui sur l'eau de la coque flotteur. Suivant un mode spécifique de réalisation, les coques flotteurs peuvent être déplaçables longitudinalement par rapport à la structure pont (et donc réciproquement) pour soit augmenter la portance, soit diminuer les risques d'enfoncement. La figure 1 est une vue latérale d'un bateau suivant l'invention. La figure 2 est une vue du dessus d'un bateau suivant l'invention. La figure 3 est une vue arrière du bateau 15 suivant l'invention en position d'arrêt ou de vitesse lente. La figure 4 est la vue arrière d'un bateau de la figure 3 en avancement rapide. La figure 5 représente trois types de bateaux, 20 dont en 5c celui de la présente invention, en vue arrière dans les mêmes conditions de vent et représentant les différentes forces transmises par la voile et la dérive. Les figures 1 et 2 sont des vues latérale et de 25 dessus d'un bateau suivant l'invention représentées suivant un mode de réalisation à deux coques flotteurs 11 et 12 supportant une structure pont 3. Cette structure pont 3 porte l'ensemble des équipements nécessaires à la navigation du bateau telle 30 que la voile 2 supportée par son mât 7, deux dérives latérales 41 et 42 situées à l'extérieur de part et d'autre de l'ensemble des coques 11 et 12, ainsi que deux gouvernails 61 et 62 disposés chacun en arrière d'une des coques 11 et 12. Ces deux gouvernails 6 sont reliés par tout dispositif de barre connu permettant au pilote du bateau de manœuvrer celui-ci par action sur ce système de barre quelle que soit sa position sur la structure pont 3. Comme illustré sur les figures 4 et 5c, la structure pont 3 est reliée à chaque flotteur 1 par une articulation 5 qui permet une rotation libre suivant l'axe longitudinal X, X' de cette coque flotteur 1 de telle façon que, lorsque la structure pont 3 et l'ensemble des équipements qu'elle porte s'inclinent sous la poussée du vent dans la voile 2, la coque 12 sous le vent, telle que représentée sur les figures, reste dans ses lignes d'eau comme au repos suivant la figure 3, alors que la coque au vent 11 se soulève bien entendu avec la structure au pont. Quand on indique que les coques 1 restent dans leurs lignes d'eau comme au repos , ceci veut dire qu'elles ne gîtent pas, alors que bien entendu, du fait de la vitesse, elles peuvent s'incliner suivant leur axe longitudinal pour déjauger. En effet, de préférence, les coques flotteurs 1 sont des coques correspondant à des formes de coques de planche à voile. Pour éviter tout risque de basculement en gîte et de chavirage de ces coques par transmission latérale d'efforts de la structure pont sur l'axe d'articulation, celui-ci est situé en-dessous du centre de carène du flotteur 1 qui y est associé. Cette articulation 5 qui doit rester libre en rotation peut être réalisée par tout système à cardan, à charnière ou autre combinaison de lumière et axe, et par tout type de dispositif assurant la même fonction. Ainsi, une telle configuration de bateau permet d'isoler les efforts auxquels sont soumis un voilier et que l'on peut classer en trois catégories : ceux liés à la poussée vélique sur la voile, ceux liés à la dérive et donc aux forces antidérives, et ceux liés à la résistance à l'avancement dans l'eau. Ainsi, la désolidarisation mécanique partielle entre les éléments de structure supportant la poussée vélique et les forces antidérives, et les coques flotteurs, réduit fortement la transmission à celles-ci des forces négatives qui sont donc supportées essentiellement par les seuls éléments de la structure pont. Ainsi, le décalage sous le vent des plans antidérives 42 ou 41 et l'articulation du flotteur sous la structure pont permet à celui-ci de ne pas gîter comme la structure pont et donc de ne pas se retourner, et plus la gîte augmente suivant l'exemple de la figure 4, plus le plan antidérive 4 oppose une force à celle-ci, sans perturber la bonne position de la coque flotteur 1 qui ne subit que sa propre résistance à l'avancement qui est de plus minimisée du fait qu'elle reste dans ses lignes d'eau optimum. Pour ce qui concerne la poussée vélique, celle-ci est également optimalisée par le fait que l'extrémité inférieure du mât 7 portant la voile 2 est fixée sur la structure pont 3 par l'intermédiaire d'un rail 8 disposé en arc de cercle de part et d'autre de l'axe du bateau et apte à déplacer ladite extrémité inférieure d'un côté à l'autre de celui-ci. Ce rail en arc de cercle peut être disposé soit dans un plan horizontal, tel que représenté sur les figures jointes, soit dans un plan vertical perpendiculaire et de part et d'autre de l'axe du bateau, remontant ainsi latéralement par rapport à son point bas situé sur ledit axe : l'objectif étant en effet de pouvoir modifier l'inclinaison du gréement sans modifier la tension des haubans 9 qui maintiennent la partie supérieure du mât 7. Ainsi, le gréement est librement orientable au vent et/ou sur l'arrière par simple déplacement de l'extrémité inférieure du mât sur ledit rail sans toucher la tension des haubans. La poussée vélique V telle que représentée sur la figure 5c se décompose alors, outre en force propulsive non représentée sur les figures puisque celles-ci sont des vues dans le plan transversal, en une force de dérive VD qui est compensée par la force antidérive FD de la dérive 4, mais également en une force de sustentation VS qui se combine du reste avec la force Fs de sustentation de la dérive 4, ce qui permet aux bateaux de déjauger davantage et d'aller ainsi d'autant plus vite. Sur les figures 5a et 5b sont représentés les bateaux de type connu, soit monocoques comme sur la figure 5a, soit catamarans comme sur la figure 5b et sur lesquelles les mâts 7a et 7b suivent l'inclinaison de la gîte du bateau contrairement à ce que permet la présente invention sur la figure 5c : la force vélique V se décompose alors en une force de dérive VD comme sur cette figure 5c mais également en une force d'enfoncement VE qui, compensée par la flottabilité des coques et la force de sustentation FS de la dérive, appuie contrairement à l'invention sur les coques 1 qui s'enfoncent plus dans l'eau, augmentant ainsi leur résistance à l'avancement et les empêchant d'autant plus de déjauger, limitant bien sûr leur capacité d'aller plus vite. De plus, les forces opposées VE d'enfoncement, générée par la poussée du vent sur la voile, et Ts de sustentation de la dérive, créent, par leur distance DA, DB de leur point d'application, un couple de renversement/retournement sur les bateaux des figures 5A et 5B : alors que sur celui suivant l'invention de la figure 5c, les forces Vs et FS de sustentation, respectivement de la voile et de la dérive, participent au contraire au redressement du bateau ; la gîte en est réduite, lui permettant alors de garder une force propulsive optimum (alors que dans les modes de réalisation des figures 5A et 5B celle-ci diminue avec la gîte) et d'aller d'autant plus vite. REVENDICATIONS 1. Bateau à voile comportant au moins une coque flotteur (1), une structure pont (3), une dérive (4), un gouvernail (6), une voile (2) et une articulation (5) entre le flotteur (1) et la structure pont (3) permettant la modification de l'inclinaison de celle-ci par rapport au flotteur (1) par rotation autour d'un axe longitudinal, caractérisé en ce que la voile (2), la dérive (4) et le gouvernail (6) sont portés et solidaires de la structure pont (3) et le flotteur (1) est libre en rotation par rapport à celle-ci. 2. Bateau à voile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie mouillée du flotteur (1) a une forme de partie mouillée de planche à voile. 3. Bateau à voile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le flotteur (1) est une coque de planche à voile. 4. Bateau à voile suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 3, caractérisé en ce que l'axe de l'articulation (5) est situé en dessous du centre de carène du flotteur (1). 5. Bateau à voile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte 25 au moins deux coques flotteur (1) et deux dérives latérales (4). 6. Bateau à voile selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une seule coque flotteur (1) et une structure pont (3) 30 débordant et déplaçable de façon latérale d'un bord sur l'autre pour former un balancier de part ou d'autre de la coque. 7. Bateau à voile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la voile (2) est supportée par un mât (7) dont l'extrémité inferieure est fixée sur la structure pont (3) par l'intermédiaire d'un rail (8) disposé en arc de cercle dans un plan horizontal de part et d'autre de l'axe du bateau et apte à déplacer ladite extrémité inférieure d'un coté à l'autre de celui-ci, permettant l'inclinaison du mât (7) vers le vent et/ou vers l'arrière, sans modification de la tension des haubans. 8. Bateau à voile selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la voile (2) est supportée par un mât (7) dont l'extrémité inférieure est fixée sur une structure pont (3) par l'intermédiaire d'un rail (8) disposé en arc de cercle dans un plan vertical perpendiculaire et de part et d'autre de l'axe du bateau, remontant ainsi latéralement par rapport à son point bas situé sur ledit axe, permettant l'inclinaison du mât (7) vers le vent et/ou vers l'arrière, sans modification de la tension des haubans. 9. Bateau à voile selon l'une quelconques des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les coques flotteurs (1) peuvent être déplaçables longitudinalement par rapport à la structure pont (3).