Brevet FR2981329A1 — publié le 20130419

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un appendice hydrodynamique destiné à équiper un navire et saillant d'une coque de celui-ci, tel qu'un aileron de quille, une dérive, ou un safran. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION De tels appendices comportent une partie hydrodynamiquement active pouvant être le cas échéant complétée par un certains nombre d'accessoires, tels que des profils de sustentation s'étendant sur les côtés de l'appendice, ou encore un lest fuselé attaché à l'extrémité de l'appendice, comme dans le cas d'un aileron de quille. De tels appendices sont traditionnellement construits en acier. Ils devaient en effet combiner une grande résistance structurelle, notamment en flexion latérale, ainsi que, pour les ailerons quille, supporter un lest de masse importante. Cependant, et notamment pour les ailerons de quille, il importe d'en diminuer au maximum la masse, afin que le centre de gravité de la quille soit le plus bas possible. Plus récemment, il a été proposé de construire ces appendices en matériau composite, comportant notamment des fibres de carbone noyées dans de la résine. Cependant, ce type de fabrication pose un certain nombre de problèmes, dont l'étanchéité de l'appendice et sa liaison à la coque. OBJET DE L'INVENTION L'invention a pour objet de proposer un procédé de fabrication d'un appendice hydrodynamique léger, étanche, et relativement simple à construire. RESUME DE L'INVENTION En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de fabrication d'un appendice hydrodynamique pour navire comportant les étapes de : - former deux demi-coques métalliques ayant des surfaces externes formant les flancs d'une partie hydrodynamiquement active de l'appendice ; - former une tête métallique comportant des moyens de solidarisation de l'appendice au navire ; - assembler les demi-coques et la tête que la tête soit prise en sandwich entre des extrémités supérieures des deux-demi coques et ferme une partie supérieure d'un volume interne défini par les demi-coques, les demi-coques étant soudées sur la tête de sorte à rendre étanche le volume interne. La liaison ainsi réalisée entre les extrémités supérieures des demi-coques et la tête assure un encastrement solide de l'ensemble apte à transmettre efficacement des efforts de flexion de l'appendice. Par ailleurs, la fermeture par la tête de la partie supérieure du volume interne de l'appendice simplifie la réalisation de l'étanchéité de l'ensemble. De préférence, les demi-coques s'étendent pour être en contact selon un plan de joint et soudées au niveau dudit plan de joint dans la partie hydrodynamiquement active de l'appendice. Ainsi, l'appendice se résume aux trois pièces principales précitées. Selon un mode particulier de réalisation, la tête a des flancs qui présentent des évidements pour recevoir les extrémités supérieures des demi-coques de sorte que des bords latéraux des extrémités supérieures viennent en contact avec des bords latéraux homologues des évidements. Selon un mode préféré de réalisation, les demi- coques et la tête sont réalisés en alliage de titane, de préférence un alliage de titane à hautes performances de la famille Ti10-2-3. Les alliages de titane présentent des avantages appréciables dans ce type d'application. Ils sont en particulier naturellement hautement résistants à la fissuration par corrosion sous contrainte en eau de mer, du fait de la capacité de la couche externe protectrice passivante (majoritairement constituée d'oxyde de titane) à se reformer très rapidement en cas de rayure ou de choc. Par ailleurs, les alliages de titane possèdent un rapport résistance/masse volumique particulièrement intéressant, permettant la réalisation de demi-coques évidées, donc légères, et pourtant résistantes. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit de modes particuliers de réalisation non limitatifs de l'invention en référence aux figures des dessins annexés parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une quille avec un aileron selon l'invention muni de son lest, montré en position sous la coque d'un navire ; - les figures 2 et 3 sont des vues en perspective selon différents angles de l'aileron de la figure 1 ; - la figure 4 est une vue en coupe de la tête de l'aileron des figure 2 et 3, avec section des bras de la tête ; - la figure 4 bis est une section des bras d'une variante de réalisation de la tête ; - la figure 5 est une vue partielle de face d'une des demi-coques montrant son côté interne ; - La figure 6 est une vue éclatée de l'appendice aérodynamique des figures 2 et 3, montré lors de son assemblage ; - la figure 7 et une vue en tranche de l'appendice de l'invention en cours de montage. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence à la figure 1, l'appendice hydrodynamique 1 de l'invention est ici un aileron de quille destiné à recevoir en partie inférieure un lest 3 sous la forme d'un bulbe (représenté en pointillés). L'appendice 1 comporte une partie courante 2 profilée formant une partie hydrodynamiquement active de l'appendice qui s'étend en saillie de la coque du navire. L'appendice comporte en partie supérieure des moyens de liaison à la coque du navire, en l'occurrence ici des tourillons permettant l'articulation de l'appendice 1 sur un pivot solidaire de la coque de sorte que l'aileron puisse être incliné, notamment en fonction de la gîte du navire. Ici la partie courante profilée 2 de l'appendice 1 comprend une partie centrale structurale en alliage de titane qui sera décrite plus loin, sur laquelle ont été rapportés un bord d'attaque 4 et un bord de fuite 5 profilés. Les figures 2 et 3 montrent la partie structurale de l'appendice 1 réalisée en alliage de titane, les bords d'attaque et de fuite ayant été omis. Elle comprend deux demi-coques 10a,10b évidées réalisées en alliage de titane qui s'assemblent selon un plan de joint P et qui ont des extrémités supérieures 12a, 12b qui viennent enserrer une tête 13 également réalisée en alliage de titane. La tête 13 est maintenant décrite en référence notamment à la figure 4. La tête 13 porte des tourillons 14 d'articulation de l'appendice à la coque du navire selon un axe d'articulation X , ainsi que deux flasques 15 qui s'étendent perpendiculairement l'axe X pour définir deux chapes 16 aptes atteler l'appendice à l'extrémité d'un actionneur permettant de commander un mouvement de l'appendice relativement à la coque. La tête 13 comporte deux bras 17 qui s'étendent pour encadrer les extrémités 12a, 12b des demi-coques. Les deux bras sont reliés entre eux par un tirant 22, venu de matière avec le reste de la tête 13, rejoignant les tourillons 14. Les bras 17 de la tête 13 définissent entre eux des évidements 18 ayant des bords latéraux 19 qui s'étendent, lorsque les demi-coques 10a,10b sont assemblées à la tête 13, pour être en contact de bords latéraux 21 homologues des extrémités supérieures 12a,12b des demi-coques. On constate par la juxtaposition des figures 4 et 5 que les bords latéraux 19 des évidements de la tête 13 et les bords latéraux 21 des extrémités supérieures 12a,12b des demi-coques ont exactement la même forme. En variante illustrée à la figure Obis, les bras 17 peuvent être liés par un voile 23 complet ou ajouré, et sur lequel les extrémités supérieures 12a,12b peuvent venir reposer lorsque les demi-coques sont assemblées à la tête 13. L'assemblage de l'appendice 1 est illustré aux figures 6 et 7. Les demi-coques 10a, 10b sont rapprochées les unes des autres de sorte à les faire toucher selon la plan de joint P. en insérant la tête 13 entre les extrémités supérieures 12a,12b des demi-coques de sorte que la tête 13 vienne boucher une extrémité supérieur du volume interne défini par les demi-coques. Sur ces figures, on constate que l'extrémité inférieure 25 des bras 17 de la tête 13 vient s'ajuster à un bord supérieur 26 des demi-coques 10a,10b formant l'arrière ou l'avant de la partie structurale de l'appendice. Les demi-coques se touchent selon le plan de joint P juste après l'extrémité des bras 17. Les demi-coques 10a, 10b et la tête 13 sont soudées entre elles, selon les traits gras visibles aux figures 2 et 3, qui correspondent aux frontières respectives desdites pièces, visibles depuis l'extérieur. Bien entendu, ces délimitations correspondent, à l'interface entre les demi-coques et la tête, aux bords latéraux en regard des évidements de la tête et des extrémités supérieures des demi-coques. L'invention n'est bien sûr pas limitée à ce qui vient d'être décrit, mais englobe au contraire toute variante entrant dans le cadre défini par les revendications. En particulier, bien que dans les exemples décrits, les demi-coques s'étendent pour venir au contact entre elles selon un plan de joint dans la partie hydrodynamiquement active de l'appendice, les demi-coques pourront être fermées en avant ou en arrière à l'aide d'un longeron rapporté entre les demi-coques coques et qui sera soudé aux deux demi-coques pour former une face avant ou une face arrière de l'appendice, et ainsi contribuer à la résistance structurale et l'étanchéité de l'appendice. Bien qu'ici le volume interne de l'appendice soit laissé vide ou simplement rempli de gaz (comme un gaz neutre), il pourra être rempli par tout matériau de remplissage, comme de la mousse polyuréthane, ou encore recevoir des raidisseurs à la manière des nervures d'une aile d'avion. REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un appendice hydrodynamique pour navire comportant les étapes de : - former deux demi-coques (10a,10b) métalliques ayant des surfaces externes formant les flancs d'une partie hydrodynamiquement active de l'appendice ; - former une tête métallique (13) comportant des moyens de solidarisation de l'appendice au navire ; - assembler les demi-coques et la tête que la tête soit prise en sandwich entre des extrémités supérieures (12a,12b) des deux-demi coques et ferme une partie supérieure d'un volume interne défini par les demi-coques, l'ensemble étant soudé de sorte à rendre étanche le volume interne de l'appendice. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tête comporte des évidements (18) délimités par des bords latéraux (19) qui s'étendent pour être en contact avec des bords latéraux (21) des extrémités supérieures (12a,12b) des demi-coques. 3. Procédé selon la revendication 1 dans lequel les demi-coques et la tête sont réalisées en alliage de titane. 4. Procédé selon la revendication 3 dans lequel les demi-coques et la tête sont réalisées en alliage de titane de la famille 10-2-3. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la tête porte des tourillons (14) pour l'articulation de l'appendice à la coque du navire. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les tourillons (14) sont reliés par un tirant (22) venu de matière. 7. Procédé selon la revendication 1 dans lequel la tête porte des organes d'attelage de la tête à un actionneur pour commander un mouvement de l'appendicerelativement à la coque.