Brevet FR2977858A1 — publié le 20130118

ENGIN FLOTTANT A ARMATURE A CABLES PORTEURS EN TENSION La présente invention a pour objet un engin flottant à armature à câbles porteurs en tension. Dans les voiliers monocoques et multicoques de compétition, le poids de la structure permettant la flottaison est un facteur déterminant de la performance du voilier. Il est donc nécessaire de diminuer le poids de cette structure dans la plus grande mesure possible, sans toutefois diminuer sa solidité, car cette structure, permettant la flottaison dans les voiliers de compétition, est amenée à supporter des contraintes importantes en utilisation. La plupart des structures permettant la flottaison utilisées à l'heure actuelle sont des structures composites, très chères en termes de matière première et en termes de fabrication, mais étant solides et légères. La présente invention vise à diminuer le poids de la structure permettant la flottaison, tout en maintenant sa solidité, avec un coût de fabrication réduit de par l'économie de matière première employée. La présente invention a donc pour objet un engin flottant destiné à se déplacer sur l'eau, caractérisé par le fait qu'il comporte deux structures porteuses rigides allongées, parallèles entre elles, dotées chacune d'un moyen lui conférant une flottabilité et reliées par une structure centrale rigide destinée à former une partie hors d'eau dudit engin flottant, et que chaque structure porteuse comporte une armature qui comprend un système à câble porteur s'étendant sur toute la longueur de l'armature et tendu pour présenter la forme d'un V inversé se situant dans un plan vertical en position de flottaison, des moyens permettant de conserver la forme de V inversé du système à câble porteur durant la navigation étant en outre prévus dans la structure centrale et/ou chaque structure porteuse. Les câbles porteurs en V inversé permettent de reprendre les efforts appliqués sur les structures latérales par la poussée d'Archimède produite lorsque l'engin flottant se trouve dans l'eau. De préférence, le sommet du V inversé se trouve 10 au milieu de l'armature, dans la direction longitudinale de la structure porteuse. En particulier, les moyens de conservation de la forme du système à câble porteur en V inversé peuvent comprendre : 15 - deux montants verticaux d'extrémité ; un montant vertical central disposé au centre entre les deux montants verticaux d'extrémité ; des moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité et central en position verticale, s'opposant 20 à l'effort exercé par le système à câble porteur en V inversé sur lesdits montants verticaux ; ledit système à câble porteur en V inversé étant tendu entre les bases des deux montants verticaux d'extrémité en passant sur le ou au voisinage du sommet dudit montant 25 vertical central où il est fixé ou en traversant ledit montant vertical central au voisinage de son sommet où il est fixé. Selon une caractéristique particulière, chaque structure porteuse peut comporter en outre un système à 30 câble porteur s'étendant sur toute la longueur de l'armature de la structure porteuse et tendu pour présenter la forme d'un V entre les sommets des deux montants verticaux d'extrémité en passant sur la ou au voisinage de la base du montant vertical central où il est fixé ou en traversant ledit montant vertical central au voisinage de sa base où il est fixé, le système à câble porteur en V étant en outre fixé au système à câble porteur en V inversé à leurs deux points de croisement, de chaque côté du montant vertical central et au centre entre ledit montant vertical central et un montant vertical d'extrémité, les moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité et central en position verticale s'opposant en outre à l'effort exercé par le système à câble porteur en V sur lesdits montants verticaux. Ce système à câble porteur en V, conjointement avec les moyens de maintien des montants verticaux en position verticale, participe à la conservation de la forme de l'armature lors d'un déjaugeage de l'engin flottant, où la poussée d'Archimède n'agit plus sur les structures porteuses. En outre, la partie du système à câble porteur en V qui s'étend, de chaque côté du montant vertical central, entre le point de fixation de ce dernier au montant vertical central et le point de fixation du système à câble porteur en V au système à câble porteur en V inversé, participe à la reprise des efforts dus à la poussée d'Archimède en position de flottaison, l'autre partie du système à câble porteur en V servant au déjaugeage de l'engin flottant, comme mentionné ci-dessus. Les moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité et central en position verticale peuvent comprendre un système à câble horizontal supérieur tendu et un système à câble horizontal inférieur tendu reliant les deux montants d'extrémité en étant fixés à ou en traversant avec fixation le montant central, à leur base pour le système à câble horizontal inférieur et à leur sommet pour le système à câble horizontal supérieur. Chaque structure porteuse peut comporter en outre deux montants verticaux intermédiaires disposés chacun au centre entre un montant vertical d'extrémité et le montant vertical central, le système à câble porteur en V inversé et le cas échéant le système à câble porteur en V étant fixés à chacun desdits montants verticaux intermédiaires ou les traversant, les deux systèmes à câble se croisant à chaque point de fixation ou de traversée d'un montant intermédiaire. Avantageusement, chaque structure porteuse peut comporter en outre un système à câble porteur tendu pour présenter la forme d'un W entre les deux montants verticaux d'extrémité à mi-hauteur de ceux-ci en passant sur la ou au voisinage de la base de chaque montant vertical intermédiaire où il est fixé et en traversant le montant vertical central à mi-hauteur en y étant fixé, les points de croisement du système à câble porteur en V inversé et, le cas échéant du système à câble porteur en V avec le système à câble porteur en W étant des points de fixation ou de traversée avec fixation de montants se situant entre chaque montant d'extrémité et le montant intermédiaire voisin et entre chaque montant intermédiaire et le montant central. Le système à câble porteur en V inversé et, le cas échéant, le système à câble porteur en V, le système à câble horizontal supérieur, le système à câble horizontal inférieur et le système à câble porteur en W, sont avantageusement constitués chacun par un seul câble porteur. Toutefois, on peut envisager que chacun de ces systèmes à câble porteur soit constitué par des parties de câble mises bout à bout et reliées les unes aux autres et fixées aux différents points de fixation du système à câble. Les sections et les matériaux utilisés pour les câbles sont choisies en fonction des efforts auxquels ils seront soumis, lesquels dépendent des dimensions et du poids de l'engin flottant. Ainsi, les systèmes à câble porteur qui reprendront des efforts, tels que ceux en V inversé, en V, horizontaux supérieur et inférieur, et en W, seront de plus grande section, et éventuellement d'un matériau plus résistant, que les autres câbles, tels que ceux mentionnés ci-après, à savoir ceux du système de câbles assurant un renforcement latéral des structures porteuses allongées ou des systèmes de câbles assurant le maintien du parallélisme des structures porteuses allongées. Selon une autre caractéristique particulière, les montants d'extrémité, le montant central et le cas échéant les montants intermédiaires peuvent être de même hauteur. En variante, la hauteur des montants d'extrémité peut dépasser en partie supérieure celle du montant central et le cas échéant des montants intermédiaires. Les systèmes à câble peuvent être avantageusement fixés à leurs extrémités par ridoir, par fixation directe, par manille, par cosse, avec clavette-axe, et peuvent être fixés entre eux et/ou sur le montant central ou les montants intermédiaires par pincement ou par collier. Le moyen conférant une flottabilité à une structure porteuse peut être une masse de flottabilité, notamment en mousse expansée, moulée ou rapportée sur ladite structure porteuse au moins dans sa région inférieure et recouverte d'une peau étanche, ou une enveloppe hermétique sous pression pneumatique englobant ladite structure porteuse au moins dans sa région inférieure. Chaque structure porteuse peut comporter en outre un moyen de renforcement latéral constitué par un système de câbles disposé dans un plan horizontal, ou par un ceinturage horizontal du moyen de flottabilité (masse de flottabilité ou enveloppe hermétique sous pression pneumatique) par un câble maintenu en tension. La structure centrale rigide peut comporter un mât central portant des moyens pour supporter une voile, ledit mât étant monté fixe sur quatre pieds reliés chacun à un montant d'extrémité ou à pivotement sur lui-même pour l'orientation de la voile, et maintenu par des haubans reliant sa partie supérieure à un montant d'extrémité, des systèmes de câbles et de traverses assurant le maintien du parallélisme des structures porteuses allongées et le maintien du mât, un tangon portant à son extrémité un siège-nacelle pour au moins un équipier pouvant être fixé au mât, et au moins une dérive-gouvernail pouvant être adaptée à un montant d'extrémité. D'autres objectifs, avantages et caractéristiques nouvelles de la présente invention ressortiront davantage à la lecture de la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés. Sur ces dessins . la Figure 1 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'un engin flottant selon un premier 30 mode de réalisation de la présente invention ; - la Figure 2 est une vue de dessus de l'engin de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue de côté de l'engin de la Figure - la Figure 4 est, à plus grande échelle, une vue selon IV-IV de la Figure 5, en coupe verticale à travers le montant central de l'armature d'une structure porteuse de l'engin de la Figure 1 ; - la Figure 5 est, à plus grande échelle, une vue schématique en coupe selon V-V de la Figure 3 ; - la Figure 6 est une vue schématique en perspective avec arrachement partiel d'un engin flottant conforme à un 15 deuxième mode de réalisation de la présente invention ; - la Figure 7 est une vue analogue à la Figure 4 à travers le montant central de l'armature d'une structure porteuse de l'engin de la Figure 6 ; - la Figure 8 est une vue schématique en perspective analogue à la Figure 6 d'un engin selon un troisième mode de réalisation de la présente invention, représenté sans sa masse de flottabilité ; et 25 - la Figure 9 est une vue de dessus d'une structure porteuse de l'engin de la Figure 8, sans sa masse de flottabilité. 30 Si l'on se réfère aux Figures 1 à 5, on peut voir que l'on a désigné par 1 dans son ensemble un engin flottant se composant de deux structures porteuses 2 reliées par une structure centrale rigide 3. 20 Chaque structure porteuse 2 comprend une armature 4 composée de deux montants verticaux d'extrémité 5, d'un montant vertical central 6 et de deux montants intermédiaires 7, chacun de ceux-ci étant disposé de façon centrale entre un montant d'extrémité 5 et le montant central 6. Tous les montants 5, 6, 7 sont de même hauteur et sont constitués par des poteaux de section circulaire, les montants d'extrémité 5 ayant une section de plus grand diamètre que les montants 6 et 7. Un câble 8 est fixé par ses deux extrémités à la base des montants d'extrémité 5 et passe sur le sommet du montant central 6 où il est fixé. Il croise chaque montant intermédiaire 7 en un point 9 situé à mi-hauteur dudit montant 7 où il est fixé. Un câble 10 est fixé par ses deux extrémités au sommet des montants d'extrémité 5 et passe sous la base du montant central 6 où il est fixé. Il croise chaque montant intermédiaire 7 au point 9 précité en y étant fixé. Sur la Figure 3, on a fait figurer en traits pointillés un câble supplémentaire 11 que l'on peut le cas échéant ajouter et qui, en position de montage, présente la forme d'un W, étant fixé à mi-hauteur des montants d'extrémité 5 et du montant central 6 et passant sous la base des montants intermédiaires 7 où il est fixé. Le câble 11 est fixé au câble 8 aux points de croisement 12 et au câble 10 aux points de croisement 13. Un câble 14 est tendu entre les sommets des montants d'extrémité 5 en passant sur les sommets des montants 6 et 7 où il est fixé. Un câble 15 est tendu entre les bases des montants d'extrémité 5 en passant sous les bases des montants 6 et 7 où il est fixé. Une mousse expansée 16 représentée partiellement sur les Figures 1 à 3 est moulée ou rapportée dans toute la région inférieure de l'armature 2 et constitue un flotteur. Ce dernier est par ailleurs ceinturé par un câble 16a disposé horizontalement, également maintenu en extension entre les montants d'extrémité 5, dans le but de résister aux efforts latéraux dus aux conditions d'un plan d'eau agité. On va maintenant décrire la structure centrale 10 rigide 3 réunissant les deux structures porteuses flottantes allongées parallèles 2. Les montants d'extrémité 5 en regard de deux structures porteuses 2 sont réunis, à leur partie supérieure, par deux traverses 17. 15 Un mât central 18 est disposé verticalement au centre du rectangle formé par les câbles 14 et les traverses 17, le mât 18 pouvant avantageusement comporter des moyens pour supporter une voile. Dans l'exemple représenté, le mât 18 est monté 20 fixe sur quatre pieds 19 qui partent chacun d'un point 18a se situant dans la région inférieure du mât 18 et dont chacun est fixé en 19a à un montant d'extrémité 5 au-dessus du flotteur 16. Le mât 18 pourrait également être monté à 25 pivotement sur lui-même pour l'orientation de la voile. Quatre haubans 20 relient la partie supérieure du mât 18 avec les montants 5 au niveau des jonctions 19a des pieds 19 avec lesdits montants 5. Le point 18a est plus haut que les jonctions 19a des pieds 19. 30 Un tangon horizontal pourra être articulé à partir du point central 18a, orientable dans un plan horizontal, tenu par un hauban relié à la partie supérieure du mât 18, et portant, à son extrémité un siège-nacelle pour au moins un équipier. Des dérives-gouvernails pourront être prévues, par exemple deux dérives, dont les axes passent à l'intérieur de deux montants respectifs d'une même structure. Des câbles 21 viennent se fixer de façon croisée entre deux montants d'extrémité 5 en regard des deux structures 2, afin de conserver le parallélisme des montants. Enfin, un câble 22 est tendu parallèlement aux structures 2 en passant par le point 18a du mat 18 où il est fixé, et en étant relié à chaque extrémité à deux câbles 23 reliés chacun au point 19a correspondant. Sur les Figures 1 et 2, on a désigné par 22a et 22b les deux brins du câble 22. Ainsi, à chaque point 19a d'un montant 5, viennent se fixer un pied 19, un hauban 20, un câble 21 et un câble 23. Sur les Figures 6 et 7, on a représenté un deuxième mode de réalisation de l'engin flottant selon l'invention, qui diffère du premier mode de réalisation par le fait que les montants d'extrémité 5 dépassent en hauteur les montants 6 et 7. Un câble horizontal 14 est simplement tendu entre les sommets des montants d'extrémité 5 d'une structure 2 et un autre câble horizontal 24 est tendu entre les montants d'extrémité 5, prenant appui et étant fixé sur les sommets des montants 6 et 7. La mousse 16 est disposée entre les câbles 15 et 24. Sur les Figures 8 et 9, on a représenté un troisième mode de réalisation de l'engin flottant selon l'invention qui diffère du deuxième mode de réalisation par le fait que les montants 6 et 7 d'une structure 2 revêtent la forme de plaques transversales disposées parallèlement l'une à l'autre, la plaque formant le montant 6 étant plus large que celles formant les montants 7. Deux câbles horizontaux 25 sont tendus entre les montants d'extrémité 5 et sont appliqués en 26 chacun contre le montant central 6 et en 27 contre les montants intermédiaires 7, ce qui donne à chacun une forme de V. Deux câbles supplémentaires 28 peuvent être tendus entre les points 27 de façon croisée, traversant le montant 6 en son centre. Les câbles décrits ci-dessus pour l'engin flottant de la présente invention pourront être notamment en acier, en carbone et acier, en aramide (Kevlar). Il est du reste bien entendu que les modes de réalisation de l'engin flottant selon l'invention qui ont été décrits ci-dessus ont été donnés à titre indicatif et non limitatif et que des modifications et variantes peuvent leur être apportée sans que l'on s'écarte pour autant du cadre de la présente invention.20 REVENDICATIONS1 - Engin flottant (1) destiné à se déplacer sur l'eau, caractérisé par le fait qu'il comporte deux structures porteuses rigides (2) allongées, parallèles entre elles, dotées chacune d'un moyen (16) lui conférant une flottabilité et reliées par une structure centrale rigide (3) destinée à former une partie hors d'eau dudit engin flottant (1), et que chaque structure porteuse (2) comporte une armature (4) qui comprend un système à câble porteur (8) s'étendant sur toute la longueur de l'armature (4) et tendu pour présenter la forme d'un V inversé se situant dans un plan vertical en position de flottaison, des moyens permettant de conserver la forme de V inversé du système à câble porteur (8) durant la navigation étant en outre prévus dans la structure centrale (3) et/ou chaque structure porteuse (2). 2 - Engin flottant (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de conservation de la forme du système à câble porteur en V inversé (8) comprennent . deux montants verticaux d'extrémité (5) ; un montant vertical central (6) disposé au centre entre les deux montants verticaux d'extrémité (5) ; - des moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité (5) et central (6) en position verticale, s'opposant à l'effort exercé par le système à câble porteur en V inversé (8) sur lesdits montants verticaux (5, 6) ; ledit système à câble porteur en V inversé (8) étant tendu entre les bases des deux montants verticaux d'extrémité (5) en passant sur le ou au voisinage du sommet dudit montant vertical central (6) où il est fixé ou en traversant leditmontant vertical central (6) au voisinage de son sommet où il est fixé. 3 - Engin flottant (1) selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque structure porteuse (2) comporte en outre un système à câble porteur (10) s'étendant sur toute la longueur de l'armature (4) de la structure porteuse (2) et tendu pour présenter la forme d'un V entre les sommets des deux montants verticaux d'extrémité (5) en passant sur la ou au voisinage de la base du montant vertical central (6) où il est fixé ou en traversant ledit montant vertical central (6) au voisinage de sa base où il est fixé, le système à câble porteur en V (10) étant en outre fixé au système à câble porteur en V inversé (8) à leurs deux points de croisement, de chaque côté du montant vertical central (6) et au centre entre ledit montant vertical central (6) et un montant vertical d'extrémité (5), les moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité (5) et central (6) en position verticale s'opposant en outre à l'effort exercé par le système à câble porteur en V (10) sur lesdits montants verticaux (5, 6). 4 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que les moyens de maintien des montants verticaux d'extrémité (5) et central (6) en position verticale comprennent un système à câble horizontal supérieur (14) tendu et un système à câble horizontal inférieur (15) tendu reliant les deux montants d'extrémité (5) en étant fixés à ou en traversant avec fixation le montant central (6), à leur base pour le système à câble horizontal inférieur (15) et à leur sommet pour le système à câble horizontal supérieur (14). 5 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que chaquestructure porteuse (2) comporte en outre deux montants verticaux intermédiaires (7) disposés chacun au centre entre un montant vertical d'extrémité (5) et le montant vertical central (6), le système à câble porteur en V inversé (8) et le cas échéant le système à câble porteur en V (10) étant fixés à chacun desdits montants verticaux intermédiaires (7) ou les traversant, les deux systèmes à câble (8, 10) se croisant à chaque point de fixation ou de traversée d'un montant intermédiaire (7). 6 - Engin flottant (1) selon la revendication 5, caractérisé par le fait que chaque structure porteuse (2) comporte en outre un système à câble porteur (11) tendu pour présenter la forme d'un W entre les deux montants verticaux d'extrémité (5) à mi-hauteur de ceux-ci en passant sur la ou au voisinage de la base de chaque montant vertical intermédiaire (7) où il est fixé et en traversant le montant vertical central (6) à mi-hauteur en y étant fixé, les points de croisement du système à câble porteur en V inversé (8) et, le cas échéant du système à câble porteur en V (10) avec le système à câble porteur en W (11) étant des points de fixation ou de traversée avec fixation de montants se situant entre chaque montant d'extrémité (5) et le montant intermédiaire (7) voisin et entre chaque montant intermédiaire (7) et le montant central (6). 7 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le système à câble porteur en V inversé (8) et, le cas échéant, le système à câble porteur en V (10), le système à câble horizontal supérieur (14), le système à câble horizontal inférieur (15) et le système à câble porteur en W (11), sont chacun constitués par un câble porteur. 8 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que lesmontants d'extrémité (5), le montant central (6) et le cas échéant les montants intermédiaires (7) sont de même hauteur. 9 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que la hauteur des montants d'extrémité (5) dépasse en partie supérieure celle du montant central (6) et le cas échéant des montants intermédiaires (7). - Engin flottant (1) selon l'une des 10 revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que les systèmes à câble (8, 10, 11, 14, 25, 28) sont fixés à leurs extrémités par ridoir, par fixation directe, par manille, par cosse, avec clavette-axe, et sont fixés entre eux et/ou sur le montant central (6) ou les montants intermédiaires (7) par pincement ou par collier. 11 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le moyen (16) conférant une flottabilité à une structure porteuse (2) est une masse de flottabilité, notamment en mousse expansée, moulée ou rapportée sur ladite structure porteuse (2) au moins dans sa région inférieure et recouverte d'une peau étanche, ou une enveloppe hermétique sous pression pneumatique englobant ladite structure porteuse (2) au moins dans sa région inférieure. 12 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que chaque structure porteuse (2) comporte en outre un moyen de renforcement latéral constitué par un système de câbles (25, 28) disposé dans un plan horizontal, ou par un ceinturage horizontal du moyen de flottabilité (16) par un câble maintenu en tension (16a). 13 - Engin flottant (1) selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé par le fait que lastructure centrale rigide (3) comporte un mât central (18) portant des moyens pour supporter une voile, ledit mât (18) étant monté fixe sur quatre pieds (19) reliés chacun à un montant d'extrémité (5) ou à pivotement sur lui-même pour l'orientation de la voile, et maintenu par des haubans (20) reliant sa partie supérieure à un montant d'extrémité (5), des systèmes de câbles (21, 22, 23) et de traverses (17) assurant le maintien du parallélisme des structures porteuses allongées (2) et le maintien du mât (18), un tangon portant à son extrémité un siège-nacelle pour au moins un équipier pouvant être fixé au mât (18), et au moins une dérive-gouvernail pouvant être adaptée à un montant d'extrémité (5).