Brevet FR2931690A1 — publié le 20091204

-- 1 - La présente invention concerne un appendice de nage et plus particulièrement une palme. Afin de gagner en clarté, il est précisé que les termes : aile, profil, corde, plan de corde, bord d'attaque et envergure, utilisés dans ce présent document, ont été empruntés à l'aéronautique. De façon classique, les voilures de palmes ne travaillent pas 10 avec la totalité de leur surface pour une vitesse de déplacement du nageur donnée, du fait de leur courbure. La plupart des voilures possèdent, à l'avant, une partie qui génère une poussée neutre voir négative par rapport au sens d'avancement du nageur, faisant ainsi considérablement baisser le 15 rendement et induisant une charge inutile sur la cheville. Certaines voilures permettent une sorte de cassure sur leur partie avant pour que la majorité de celle-ci reste approximativement dans un même plan, mais cela nécessite une plus grande amplitude de mouvement pour fonctionner correctement, diminuant ainsi 20 l'hydrodynamisme du nageur, et n'offre aucune réserve de puissance dans le cas ou ce dernier désire accélérer. Le document US5536190 apporte des éléments de solution en proposant une succession de voiles, portées et contraintes par des 25 armatures. Si une grande partie de cette voilure travaille simultanément pour une vitesse de déplacement du nageur donnée, il reste une zone non négligeable, à l'avant, qui génère une poussée neutre, voir négative, et des turbulences. De plus, ce type de voilure nécessite une amplitude de mouvement importante pour 30 fonctionner correctement, particulièrement pour le premier type décrit. Le document US4944703 apporte d'autres éléments de solution en proposant une succession d'ailes d'hydrofoil traversées par un axe 35 au niveau du centre de force. Là encore, une zone à l'avant ne participe pas à la poussée et génère des turbulences. De plus, le système permettant de maintenir les ailes dans un même plan au repos, et le frottement sur une surface importante entre les ailes -- 2 - et leur axe, induit une baisse de réactivité de ces dernières lors du changement d'angle. Le document US4178128 apporte aussi des éléments de solution en proposant deux lames, positionnées, à environ moins d'un quart de la longueur de leur corde, sur des axes fixés à une armature. De par son dimensionnement et sa conception, le dispositif décrit ne peut générer qu'une force de poussée très modeste. De plus, une armature démesurée lui serait nécessaire pour que les deux axes restent dans un même plan lorsque les lames travaillent. La présente invention se propose de remédier à tous les inconvénients cités et d'apporter, notamment, les améliorations suivantes . - Selon un premier mode de réalisation, permet à l'utilisateur de régler l'amplitude d'inclinaison des ailes, définissant ainsi la vitesse optimale d'utilisation. - Selon un autre mode de réalisation, l'inclinaison des ailes se fait automatiquement en fonction de la vitesse de déplacement du nageur, la voilure travaille donc de façon optimale quelque soit cette vitesse. A cet effet, l'objet de l'invention est une palme de nage comportant un chausson solidaire d'une ou plusieurs voilures caractérisée en ce que la(les) voilure(s) est(sont) constituée(s) d'un corps allongé, possédant un logement cylindrique le traversant de part en part perpendiculairement à sa longueur, et un organe propulsif constitué de deux ailes de forme hydrodynamique fixées de part et d'autre d'un axe par leur partie avant et dont le bord d'attaque est parallèle à cet axe, ce dernier étant monté rotatif dans le logement du corps. Cette organisation permet notamment de n'avoir aucune surface à poussée négative ou génératrice de turbulences et limite les frottements lors de la rotation des ailes, augmentant donc leur réactivité. Selon des modes particuliers de réalisation : - Les ailes peuvent comporter une partie qui vient en appui contre une butée solidarisée au corps, de façon à limiter leur amplitude de rotation ; -- 3 - - Une cavité peut être faite sur l'axe, dans laquelle une butée solidarisée au corps est partiellement introduite, limitant l'amplitude de rotation des ailes ; Pour ces deux types de limitation, lors de l'utilisation avec un mouvement classique de palmage, les ailes vont pivoter librement par rapport à l'axe, jusqu'à ce qu'elles soient arrêtées par la(les) butée(s), les mettant ainsi dans une position telle que l'eau puisse produire une réaction dans le sens d'avancement du nageur. - la limitation d'amplitude peut ne pas être symétrique par rapport au plan de corde des ailes, permettant ainsi une réduction des efforts sur la cheville du nageur pour une des deux demi-périodes du palmage, avantageusement celle côté dos du pied (par opposition au côté plante du pied) ; - La palme peut comporter plusieurs dits organes propulsifs disposés le long du corps suivant le principe décrit ci-dessus, leur axe respectif étant monté rotatif dans autant de dits logements placés sur un même plan, permettant une poussée efficace, adaptable au type d'utilisation et à la puissance du nageur ; - lesdits organes propulsifs peuvent tous avoir, ou en partie, des caractéristiques différentes les uns des autres, permettant notamment de solliciter davantage ceux proches du pied, plus rentables mécaniquement ; - la distance entre le bord d'attaque des ailes et l'axe peut être telle que la plus petite possible en considérant le diamètre de l'axe par rapport à l'épaisseur des ailes, permettant notamment de diminuer la force nécessaire au changement d'angle des ailes en début de chaque demi-période du palmage, soulageant ainsi la cheville d'efforts inutiles à la propulsion ; - l'axe de rotation de l'axe peut couper un segment de droite imaginaire, d'une longueur de 10% de la longueur de la corde des ailes et parallèle à celle-ci, ayant pour première extrémité le centre de poussée hydrodynamique des ailes et pour seconde extrémité un point situé en arrière de la première extrémité, permettant ainsi un positionnement automatique des ailes. Par positionnement automatique est entendu que les ailes conservent un angle quasi constant entre leur corde et le sens d'écoulement de -- 4 - l'eau dans chaque demi-période de palmage, leur inclinaison varie alors en fonction de la vitesse de déplacement du nageur. Lorsque le nageur avance lentement, l'inclinaison des ailes est forte, les forces exercées sur la cheville sont alors faibles mais efficaces. Lorsque le nageur avance rapidement, l'inclinaison des ailes est faible, le changement d'angle de ces dernières, entre les deux demi-périodes de palmage, est alors réduit, autorisant une faible amplitude de palmage. Plus le nageur fournira d'efforts, plus il y aura de réaction propulsive. - les ailes peuvent avoir un profil partiellement ou totalement asymétrique par rapport à leur plan de corde, permettant notamment que l'angle entre cette corde et le sens d'écoulement de l'eau soit différent en grandeur d'une demi-période du palmage à l'autre ; - la partie des ailes qui vient en appui sur la butée peut avoir une forme permettant des amplitudes de rotation différentes si la butée est déplacée ; - les butées peuvent être solidaires d'une tige qui coulisse dans le corps et qui possède un filetage en bout, une molette vissée sur ce dernier et placée dans une cavité sur la partie arrière du corps voit sa rotation limitée par un cliquet à double sens. Ainsi, quand l'utilisateur imprime un mouvement rotatif à la molette, toutes les butées se déplacent vers l'avant ou vers l'arrière, le cliquet pérennise cette position ; Ces deux types de réglage permettent à l'utilisateur d'adapter l'amplitude de rotation des ailes en fonction de ses besoins. Plus il voudra aller vite, moins les ailes devront être inclinées et plus il devra fournir d'efforts. - une pièce de matière, apte à faire amortisseur, peut être 30 apposée sur la partie des ailes qui vient en appui sur la butée, limitant notamment le bruit et les à-coups. - le corps peut avoir une hauteur significativement supérieure à l'épaisseur les ailes afin d'éviter le phénomène de dérapage de la palme (déplacement latéral de la palme non souhaité par 35 l'utilisateur). La palme selon l'invention peut aussi bien être une bi-palme qu'une mono-palme. -- 5 - Afin de mieux comprendre l'invention, et de faire apparaître d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci, suit une description d'exemples de réalisations, donnés à titre indicatif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - La figure 1 représente une vue isométrique d'une palme selon l'invention, d'un type automatique. - La figure 2 représente une aile(3), en vue isométrique, d'une palme analogue à celle représen-:ée sur la figure 1. - La figure 3 représente une vue de dessus d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 1, des traits discontinus représentant les limites des parties non visibles directement. - La figure 4 représente une vue de côté d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 1, des traits discontinus, ou plus fins, représentant les limites des parties non visibles directement. - La figure 5 représente une vue isométrique d'une palme selon l'invention, d'un type réglable. Sur cette vue, les ailes(3) sont inclinées comme elles le seraient lors de l'utilisation de la palme dans la demi-période de palmage côté dos du pied. - La figure 6 représente une vue isométrique d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 5. Afin de mieux voir le mécanisme, le chausson(C), la moitié arrière du corps(1) et deux ailes(3) ont été masqués. Les organes propulsifs en 2ème et 3eme position ont été inclinés en butée, chacun dans un sens. - La figure 7 représente un organe propulsif, en vue isométrique, d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 5. - La figure 8 représente une vue en coupe d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 5. La coupe étant effectuée perpendiculairement à la longueur du corps(1), à hauteur d'une des butées (5) . - La figure 9 représente une vue en coupe de la partie arrière d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 5. La coupe étant effectuée sur le plan de symétrie de la palme, les traits discontinus représentant les limites des parties non visibles directement. - La figure 10 représente une vue en coupe de la partie arrière d'une palme analogue à celle représentée sur la figure 5. La coupe étant effectuée sur le plan de corde des ailes(3). -- 6 - Pour toutes ces figures, sauf quand cela est précisé, les ailes(3) sont positionnées de façon à ce que leur plan de corde soient tous confondus. En référence à ces dessins, la palme comporte un corps(1), fixé par sa partie avant à la pointe d'un chausson(C) permettant d'accueillir un pied, et cinq organes propulsifs suffisamment espacés pour ne pas qu'ils se touchent. La jonction entre le chausson(C) et le corps(1) a une forme permettant de limiter les turbulences, et l'axe du corps(1) est incliné, par rapport à la semelle, d'une dizaine de degrés côté plante du pied. Ledit corps(1) est de forme allongée et possède cinq logements(2) le traversant de part en part, perpendiculairement à sa longueur. Sa forme découle de l'hydrodynamique afin de limiter les turbulences et sa résistance au déplacement lors du palmage. Il a une hauteur suffisante pour limiter les mouvements latéraux et éviter ainsi le phénomène de dérapage. Le matériau qui le compose est suffisamment rigide pour ne pas qu'il se déforme exagérément en flexion et en torsion. Lesdits organes propulsifs sont composés de deux ailes(3) de forme hydrodynamique, fixées de part et d'autre d'un axe(4) par leur partie avant. Le bord d'attaque des ailes(3) est parallèle à cet axe(4) et leur plan de corde est alors confondu. La pénétration de l'axe(4) dans les ailes(3) est suffisante pour participer à la résistance de ces dernières. Les axes(4) de ces organes propulsifs sont montés rotatifs dans les logements(2) du corps(1), le jeu entre le bord des ailes(3) et le corps(1) étant réduit à son minimum. Lesdites ailes(3) ont un profil de type "NACA 0012" et leur flanc extérieur est profilé hydrodynamiquement pour limiter les turbulences. Elles possèdent un logement cylindrique, d'un diamètre proche de celui de l'axe(4), afin de pouvoir y coller ce dernier. Le matériau les constituant est suffisamment rigide pour leur permettre de garder leur forme pendant qu'elles travaillent. Lesdits axes(4) ont un diamètre légèrement inférieur à celui des logements(2) afin de ne pas contraindre leur rotation. Le matériau les constituant est suffisamment rigide pour ne pas se -- 7 - plier exagérément en flexion ; cela peut, par exemple, être de l'acier inoxydable. Dans la forme de réalisation selon la figure 1 : Lesdites ailes(3) ont une densité proche de celle de l'eau et leur centre de masse est approximativement au centre de leur volume, permettant ainsi d'éviter les déséquilibres de forces qui pourraient engendrer une inclinaison non souhaitée des ailes(3). La fixation desdits axes(4) sur les ailes(3) est telle que leur axe de rotation soit placé sur le plan de corde, une distance d'un quart de la longueur de la corde le séparant du bord d'attaque. En arrière de chacun des logements(2), des butées(5) en forme de bâtonnets sont insérées en force dans une cavité prévue à cet effet. Leur rôle étant, dans cette forme de réalisation, d'empêcher le retournement des ailes(3), :ils ne subissent pas de forces importantes et sont dimensionnés comme tels. La partie des ailes(3) qui vient en appui contre les butées(5) est dimensionnée telle que les ailes(3) soient toujours dirigées avec leur bord d'attaque en avant de leur axe(4) respectif par rapport au sens d'avancement du nageur. Dans la forme de réalisation selon les figures 5 : Lesdits axes(4) sont fixés aux ailes(3) au plus proche du bord d'attaque tels qu'il reste suffisamment de matière pour garantir une solidité suffisante des ailes(3). En comparaison avec la réalisation illustrée dans la figure 1, où seul l'axe(4) supporte les forces de propulsion, ces forces sont ici réparties à la fois sur l'axe(4) et sur les butées(5), ils sont donc dimensionnés en conséquence. La partie des ailes(3) qui vient en appui sur la butée(5) a une forme permettant des amplitudes de rotation différentes si la butée(5) est déplacée. Afin de limiter les forces résultantes qui entraineraient les butées(5) vers l'arrière, cette dite partie est constituée d'une succession de cinq demi-arches tronquées, d'un diamètre égal à celui de la butée. Les butées(5) sont solidaires d'une tige(6) qui coulisse dans le corps(l) et qui possède un filetage en bout, une molette(7) vissée sur ce dernier et placée dans une cavité(8) sur la partie arrière du corps(1) voit sa rotation limitée par un cliquet(9) à --8- double sens. Ainsi, quand l'utilisateur va imprimer un mouvement rotatif à la molette(7), la tige(6) va coulisser dans le corps(l) et toutes les butées(5) vont se déplacer simultanément. Les butées(5) dépassent du corps(l) par des ouvertures(10) oblongues ayant pour hauteur le diamètre de ces premières. La synchronisation entre le déplacement de la tige(6) et la rotation de la molette(7) est telle que les butées(5) puissent être en appui complet sur chacune des demi-arches lorsque le cliquet(9) est dans un cran de la molette(7). Selon des variantes non illustrées : - le Corps(l) peut être creux et/ou formé de deux demi-coques vissées l'une à l'autre sur leur longueur ; - les logements(2) du corps(l) peuvent avoir un diamètre nettement supérieur à celui des axes(4) afin de pouvoir y introduire un tube en matière ayant un faible coefficient de friction. Le diamètre intérieur de ce tube étant proche de celui des axes(4) et sa longueur étant légèrement supérieure à la largeur du corps(l) afin d'être en contact avec le côté des ailes(3) ; - les axes(4) peuvent être creux ; - les ailes(3) peuvent être fixées sur les axes(4) au moyen d'une vis placée en bout de ce dernier, ou d'une ou plusieurs vis disposées sur sa longueur ; - les ailes(3) peuvent être fixées sur les axes(4) en les noyant 25 dans la matière de l'aile(3) ; - les axes(4) peuvent comporter des parties filetées à leurs extrémités afin d'être vissés dans une partie des ailes(3) apte à les recevoir ; - les ailes(3) peuvent avoir une forme en pointe sur leur flanc 30 extérieur, imitant les extrémités d'une nageoire caudale de dauphin, afin de limiter la tra=_née induite ; - un ou plusieurs ailerons peuvent être placés sur le flanc extérieur des ailes(3) afin de limiter la traînée induite ; - le profil des ailes(3) peut être de tous types connus, 35 symétrique ou non ; - la partie de l'aile(3) qui vient en appui contre la butée(5) peut être réalisée avec une pièce en matériau plus résistant fixée sur le côté des ailes(3) ; -- 9 - - la forme de la partie des ailes(3) qui vient en appui contre la butée(5) peut ne pas être symétrique par rapport au plan de corde des ailes(3), ainsi, la limitation d'amplitude de rotation est différente d'un côté à l'autre du plan de corde ; - une pièce de mousse peut être collée sur la partie des ailes(3) qui vient en appui contre les butées(5) ; - les butées(5) peuvent faire partie intégrante du corps(l) ; - les butées(5) peuvent être vissées dans le corps(l) ; - le système de butées(5) peut être placé en avant des axes(4) ; - la butée qui agit dans le logement de l'axe(4) peut être une vis, visée dans le corps(l), et dont l'extrémité, côté axe(4), est approximativement conique ; - l'espace entre le chausson(C) et le premier organe propulsif peut être augmenté sans limite ; - sur une même voilure il peut y avoir un panachage des différents types d'organes propulsifs décrits dans ce document ; - Les organes propulsifs peuvent être réalisés d'une seule pièce ; - la voilure peut être solidarisée, fixe ou plus ou moins articulée, à tous chaussons(C) de types réglables, chaussants, doubles ou autres ; - le positionnement de la(les) voilure(s) par rapport au chausson(C) peut être organisé comme suit : la voilure peut être alignée avec la semelle du chausson(C) ; deux voilures peuvent être placées l'une au dessus de l'autre 25 sur deux plans parallèles ; deux voilures peuvent être placées l'une au dessus de l'autre pour former un "V" ; la voilure peut être placée plus ou moins perpendiculairement à la semelle du chausson(C). Celle-ci est alors solidarisée au 30 chausson(C) par la région du milieu du corps(l) ; deux voilures peuvent être placées l'une derrière l'autre, plus ou moins perpendiculairement à la semelle du chausson(C).La première est alors solidarisée au chausson(C) par la région du milieu du corps(l) et la deuxième est fixée à la première. 35 Tous ces positionnements peuvent être réalisés avec un chausson simple pour former une bi-palme ou un chausson double pour former une mono-palme. - 10 - Toutes les techniques et technologies disponibles en aéronautique, et transposables à l'hydraulique, peuvent avantageusement être utilisées pour réaliser la palme selon l'invention. A titre d'exemple non limitatif, pour une bi-palme, le corps(l) aura une section de l'ordre de 4cm2, les ailes(3) auront une envergure de l'ordre de 9cm pour une longueur de corde de l'ordre de 8cm. Certaines dimensions peuvent avantageusement être définies 10 comme suit : - pour l'envergure d'une aile(3 de bi-palme selon l'invention, le maximum qu'il est raisonnable d'admettre pour ne pas que les deux voilures d'un même nageur ne se touchent pendant le palmage ; - pour l'envergure d'une aile(3; de mono-palme selon l'invention, 15 la plus grande possible dans les limites de résistance et de rigidité des matériaux ; - pour la longueur de corde d'une aile(3) de palme selon l'invention, la plus petite possible en regard des contraintes et du profil de l'aile(3) qui doit assurer une certaine efficacité. 20 Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à être utilisé comme palme de nage dans tous types d'activités aquatiques. REVENDICATIONS1) Palme de nage comportant un chausson(C) solidaire d'une ou plusieurs voilures caractérisée en ce que la(les) voilure(s) est(sont) constituée(s) d'un corps(l) allongé, possédant un logement(2) cylindrique le traversant de part en part perpendiculairement à sa longueur, et un organe propulsif constitué de deux ailes(3) de forme hydrodynamique fixées de part et d'autre d'un axe(4) par leur partie avant et dont le bord d'attaque est parallèle à cet axe(4), ce dernier étant monté rotatif dans le logement(2) du corps(1). 2) Palme selon la revendication 1 caractérisée en ce que les ailes(3) comportent une partie qui vient en appui contre une butée(5) solidarisée au corps(1), de façon à limiter leur amplitude de rotation. 3) Palme selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'une cavité faite sur l'axe(4), et dans laquelle une butée solidarisée au corps(1) est partiellement introduite, limite l'amplitude de rotation des ailes(3). 4) Palme selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs dits organes propulsifs, disposés le long du corps(l) suivant le principe décrit dans la revendication 1, leur axe(4) respectif étant monté rotatif dans autant de dits logements(2), ces derniers étant placés sur un même plan. 5) Palme selon la revendication 4 caractérisée en ce que lesdits organes propulsifs ont tous, ou en partie, des caractéristiques différentes les uns des autres. 6) Palme selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la distance entre le bord d'attaque des ailes(3) et l'axe(4) est tel que la plus petite possible en considérant le diamètre de l'axe(4) par rapport à l'épaisseur des ailes (3) . 7) Palme selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4 ou 5 caractérisée en ce que l'axe de rotation de l'axe(4) coupe un segment de droite imaginaire, d'une longueur de 10% de la longueur de la corde des ailes(3) et parallèle à celle-ci, ayant pour première extrémité le centre de poussée hydrodynamique des- 12 - ailes(3) et pour seconde extrémité un point situé en arrière de la première extrémité, permettant ainsi un positionnement automatique des ailes(3). 8) Palme selon l'une quelconque des revendications 2, 4, 5 ou 6 caractérisée en ce que la partie des ailes(3) qui vient en appui sur la butée(5) a une forme permettant des amplitudes de rotation différentes si la butée(5) est déplacée. 9) Palme selon la revendication 8 caractérisée en ce que les butées(5) sont solidaires d'une tige(6) qui coulisse dans le corps(l) et qui possède un filetage en bout, une molette(7) vissée sur ce dernier et placée dans une cavité(8) sur la partie arrière du corps(1) voit sa rotation limitée par un cliquet(9) à double sens. 10) Palme selon l'une quelconque des revendications 2, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9 caractérisée en ce qu'une pièce de matière apte à faire amortisseur est apposée sur la partie des ailes(3) qui vient en appui sur la butée(5).