Brevet FR3001944A1 — publié le 20140815

Elément constitutif d'un navire dont la paroi externe est recouverte d'une peau hydrodynamique L'invention est relative au domaine maritime. Elle est plus particulièrement relative à une surface extérieure d'un élément constitutif d'un navire, ladite surface étant destinée à être immergée lors de l'utilisation du navire. Dans la présente demande de brevet, par le terme de navire, on désigne tout type de bâtiment de surface ou de sous marin, qui comporte par nature au moins une surface extérieure immergée, en contact direct avec l'eau. Par le terme d'élément constitutif d'un navire, on désigne tout type d'élément dont une paroi porte ladite surface extérieure immergée. Il s'agit par exemple, dans le cas d'un sous marin, d'une portion de la coque externe, d'un massif, d'un mât, d'une hélice, d'un POD, d'un safran, etc., ou, dans le cas d'un navire de surface, d'une portion de la coque située sous la ligne de flottaison, d'une hélice, d'un POD, d'un gouvernail, etc. Pour améliorer la traînée d'un navire, il est connu de peindre la paroi d'un élément constitutif du navire. Pour se faire, on utilise une peinture spéciale qui, une fois sèche, forme une couche qui recouvre la paroi de l'élément considéré et qui constitue la surface extérieure immergée de cet élément. La peinture appliquée est sélectionnée de manière à ce que la surface extérieure présente un coefficient de frottement visqueux avec l'eau réduit par rapport à celui du matériau avec lequel est réalisée la paroi de l'élément considéré. Cependant, les nouvelles normes environnementales relatives aux peintures et à leurs mises en oeuvre sont extrêmement contraignantes. L'invention a donc pour but de palier à ce problème en proposant une alternative à l'utilisation de peintures. A cette fin, l'invention a pour objet un élément constitutif d'un navire, comportant une paroi et au moins une surface extérieure immergée lors de l'utilisation du navire, caractérisé en ce qu'il comporte une peau hydrodynamique recouvrant ladite paroi et constituant ladite surface extérieure. Suivant des modes particuliers de réalisation, l'élément comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : - la peau hydrodynamique est réalisée en un matériau présentant un coefficient de frottement visqueux avec l'eau inférieur à celui du matériau constitutif de la paroi ; - l'élément présente une traînée réduite ; - le matériau constitutif de la peau hydrodynamique est composé majoritairement de polyuréthane ; - le matériau constitutif de la peau hydrodynamique est un tissu de fibres plastiques à base de polyuréthane ; - l'élément comporte des moyens de solidarisation de la peau hydrodynamique sur la paroi ; - les moyens de solidarisation comportent au moins une sangle et des moyens de verrouillage des extrémités de la ou de chaque sangle ; - la paroi est composite ; - la paroi comporte une couche d'atténuation réalisée à partir d'une pluralité de briques anéchoïdes, la peau hydrodynamique recouvrant des faces externes des briques anéchoïdes. L'invention a également pour objet un navire comportant au moins un élément dont au moins une surface extérieure est immergée et en contact direct avec l'eau lors de l'utilisation du navire, caractérisé en ce que ledit élément est conforme à l'élément précédent. L'invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un sous marin dont la paroi du massif est recouverte d'une peau hydrodynamique ; - la figure 2 est une section du massif selon le plan Il de la figure 1 ; - la figure 3 est une section d'un massif selon une variante de réalisation. La figure 1 représente, de manière schématique, un sous marin 2 comportant une coque externe 4, de forme oblongue le long d'un axe longitudinal A, qui est orienté de l'arrière vers l'avant du sous marin 2. Le sous marin 2 comporte un massif 6 surmontant la coque externe 4 et équipé d'un mât 8. Le sous-marin comporte également des moyens de propulsion, tels qu'une hélice 10, et des moyens de direction, tels qu'un safran 12. Chacun des éléments 4 à 12, constitutifs du sous marin 2, présente au moins une surface extérieure qui est destinée à être en contact avec l'eau de mer, lors de l'utilisation du sous marin 2. Dans la présente description d'un mode de réalisation détaillé de l'invention, c'est le massif 6 qui comporte une peau hydrodynamique 20. En se référant à la figure 2, le massif 6 comporte une paroi 22 recouverte d'une peau 20. La paroi 22 possède une forme hydrodynamique selon l'axe A. Cette forme se rapproche de celle d'une ellipse dont une section arrière 27 présenterait un rayon de courbure plus important et une section avant 28 présenterait un rayon de courbure plus faible. Entre les sections arrière et avant 27 et 28, la paroi 22 présente des sections latérales bâbord 29 et tribord 30. La paroi 22 est composite. Elle comporte, de l'intérieur vers l'extérieur du massif 6, une cloison 24 et une couche d'atténuation 26. La cloison 24 est constituée de plaques d'acier propre à résister à la pression extérieure aux profondeurs de plongée du sous-marin 2. Afin de réduire la réflexion des ondes électromagnétiques sur la cloison 24, celle-ci est recouverte d'une pluralité de briques anéchoïdes 32 constituant la couche d'atténuation 26. Ces briques sont collées, sensiblement bord à bord, de manière à recouvrir la cloison 24. Selon l'invention, la peau hydrodynamique 20 recouvre les faces orientées vers l'extérieur des briques 32. Dans le présent mode de réalisation, la peau hydrodynamique est appliquée contre les faces externes des briques 32. Le matériau constitutif de la peau hydrodynamique 20 présente un coefficient de frottement visqueux avec l'eau qui est plus faible que le coefficient de frottement visqueux du matériau constituant la face extérieure de la paroi, qui est recouverte par la peau, c'est-à-dire, dans le cas présente, les faces externes des briques 32. De préférence, le matériau utilisé pour la peau 20 est constitué majoritairement de polyuréthane. De préférence, le polyuréthane représente plus de 85 % en poids du matériau constitutif de la peau 20. Par exemple, le matériau utilisé pour la peau 20 est un tissu composé de fibres plastiques. Le fil de trame est par un exemple un fil d'Elasthanne ou de Lycra. Le fil de chaîne est constitué par un fil de Nylon. De manière particulièrement avantageuse, ce tissu subit, après tissage, des traitements chimiques supplémentaires, par exemple par imprégnation de différents produits chimiques, de préférence à base de polyuréthane. Cela permet de conférer au matériau final des propriétés hydrofuges. Pour cette raison, les frottements à l'interface entre le fluide et la peau 20 sont réduits. Le coefficient de frottements visqueux de la peau 20 est par conséquent faible. Il est à noter que, de manière particulièrement avantageuse, un tel tissu présente une grande élasticité, à cause de l'utilisation de fibres de plastique qui présentent elles-mêmes cette propriété. La peau hydrodynamique 20 peut ainsi être étirée afin d'être tendue sur la paroi à recouvrir. La peau 20 confère à l'élément dont elle recouvre la paroi, une surface extérieure continue et lisse. Elle permet de niveler les arêtes et les aspérités de la face externe de la paroi recouverte. Cette amélioration du profil de l'élément considéré participe à l'augmentation de l'hydrodynamisme de cet élément et, par conséquent, de celui du navire. Par la même occasion, la signature acoustique du navire est améliorée. En variante, d'autres matériaux sont envisageables pour réaliser la peau hydrodynamique, comme par exemple un tissu recouvert d'une couche de polyuréthane. Différents moyens peuvent être mis en oeuvre afin de solidariser la peau hydrodynamique 20 sur la paroi de l'élément considéré. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la peau est maintenue par deux sangles 36. Chaque sangle 36 forme une boucle dans un plan parallèle au plan de coupe de la figure 2. Les deux extrémités d'une même sangle 36 sont réunies par un moyen de verrouillage 38 adapté. Celui-ci est avantageusement placé du côté de la section arrière 27 du massif 6, de manière à se situer à l'intérieur de la zone de remous du massif 6, afin de n'avoir aucun impact sur la traînée du massif 6. La mise sous tension de chaque sangle 36 permet de maintenir la peau 20 contre les faces externes de briques anéchoïdes 32. Avantageusement, avant de verrouiller les sangles 36, la peau hydrodynamique 20 est tendue en lui appliquant une force de traction orientée de l'avant vers l'arrière du massif 6, selon la direction de l'axe A. Les forces de friction de la peau 20 sur les faces externes des briques 32, d'une part, et sur les sangles 36, d'autre part, assurent le maintien en position tendue de la peau 20 contre les faces externes des briques 32. Une variante de réalisation des moyens de solidarisation de la peau hydrodynamique 20 sur la paroi 22 à recouvrir est représentée à la figure 3. Un premier bord 40 de la peau 20 porte une bande auto-agrippante 44 et un second bord 42 de la peau 20, propre à venir recouvrir le premier bord 40, porte une bande auto-agrippante conjuguée 46. Pour la mise en place, la peau 20 est placée autour du massif 6. Elle est ensuite tendue de part et d'autre de la section avant 26 de la paroi 22, contre les sections latérales 29 et 30, par application sur chacun de ses premier et second bords 40, 42 d'une force de traction orientée vers l'arrière selon l'axe A. La peau 20 est alors étirée élastiquement jusqu'à ce que ses premier et second bords 40 et 42 puissent se superposer l'un à l'autre, au niveau de la section arrière 27. Par application d'une pression adaptée, la bande auto-agrippante conjuguée 46 est appliquée sur la bande auto-agrippante 44. Les premier et second bords 40 et 42 étant alors fixés ensemble, du fait de son élasticité, la peau 20 vient se plaquer contre la face externe de la paroi 22 du massif 6. Dans encore une autre variante des moyens de solidarisation, non représentée sur les figures, la peau hydrodynamique est collée sur la paroi de l'élément. Avantageusement, une colle ne gênant pas le décollement de la peau est utilisée. Une telle colle présente une force d'adhérence tangentielle importante, de manière à éviter le glissement de la peau sur la paroi, et une force d'adhérence normale réduite, de manière à permettre un pelage aisé. Ainsi, la peau est correctement maintenue lors de l'utilisation du navire, tout en autorisant son remplacement lors d'une phase de maintenance de celui-ci. Ainsi, lors de l'utilisation et du déplacement du sous marin 2, la surface extérieure du massif 6, qui est en contact directe avec l'eau de mer, est constituée par la peau hydrodynamique 20. Puisque celle-ci présente un coefficient de frottement visqueux réduit, la traînée du massif 6 est réduite. La traînée totale du sous marin 2 est également diminuée. La présente invention possède de très nombreux avantages par rapport à l'état de la technique. La mise en oeuvre de l'invention est extrêmement simple et peu coûteuse. Elle peut être réalisée sans avoir à mettre le navire en calle sèche, contrairement aux peintures utilisées dans l'art antérieur. Alors que l'utilisation d'une peinture nécessite une étape intermédiaire de préparation de la face externe de la paroi avant d'être peinte, avec la présente invention, la paroi destinée à être recouverte par le peau n'a pas à subir de traitement préalable. Elle peut être laissée brute. La peau hydrodynamique vient alors réduire la rugosité de la face externe de la paroi brute. En particulier, lorsque la peau est tendue sur un assemblage de pièces, tel qu'une mosaïque de briques, elle permet de niveler les interstices entre les pièces. De manière avantageuse, dans le cas d'une utilisation avec des briques anéchoïdes, la peau hydrodynamique assure un maintien des briques en position. En effet, de telles briques ont tendance à se décoller de la cloison sur laquelle elles sont fixées, mettant localement à nu cette cloison. Ceci a pour conséquence d'augmenter la réflexivité du navire et d'en réduire, du même coût, la furtivité. La présente invention permet donc de répondre à ce problème. A cause de son élasticité et des divers moyens de solidarisation qui peuvent être utilisés, une telle peau hydrodynamique peut recouvrir n'importe quel élément constitutif d'un navire, quelle que soit la géométrie de la paroi à recouvrir : concave, convexe, réglée ou non, etc. Avantageusement, la peau hydrodynamique résulte de l'assemblage de plusieurs pièces, réunies les unes aux autres le long de lignes de couture pouvant par exemple être effectuée par collage ou par ultrason. La peau peut ainsi être fabriquée en fonction de la géométrie particulière de la paroi qu'elle doit recouvrir. De manière incidente, le matériau à base de polyuréthane constitutif de la peau hydrodynamique présente une masse volumique réduite, permettant ainsi d'augmenter la flottabilité du navire. De manière avantageuse, il a été constaté que les surfaces extérieures immergées recouvertes d'une peau hydrodynamique ne sont pas ou peu colonisées par les microorganismes, et ceci contrairement aux surfaces extérieures peintes des navires de l'art antérieur. La mise en oeuvre de l'invention permet donc de réduire la durée des phases de maintenance du navire, et de diminuer la quantité d'agents chimiques à utiliser pour réaliser ce nettoyage. Si la peau hydrodynamique doit être nettoyée, il suffit de la désolidariser de la paroi qu'elle recouvre et d'effectuer ce nettoyage sur le quai. Le navire n'a pas à être mis en calle sèche. Avantageusement, pour éviter d'attendre la fin du nettoyage d'une première peau, une seconde peau, en réserve, est placée sur l'élément concerné. La durée de la phase de maintenance du navire est ainsi réduite au maximum. Lorsque la paroi est en un matériau composite, qui est un matériau fragile, le fait de la recouvrir d'une peau hydrodynamique permet de la protéger des agressions mécaniques, en particulier durant les phases de maintenance. REVENDICATIONS1.- Elément (6) constitutif d'un navire (2), comportant une paroi (22) et au moins une surface extérieure immergée lors de l'utilisation du navire, caractérisé en ce qu'il comporte une peau hydrodynamique (20) recouvrant ladite paroi (22) et constituant ladite surface extérieure. 2.- Elément (6) selon la revendication 1, dans lequel la peau hydrodynamique (20) est réalisée en un matériau présentant un coefficient de frottement visqueux avec l'eau inférieur à celui du matériau constitutif de la paroi (22). 3.- Elément (6) selon la revendication 1 ou la revendication 2, présentant une traînée réduite. 4.- Elément (6) selon la revendication 3, dans lequel le matériau constitutif de la peau hydrodynamique (20) est composé majoritairement de polyuréthane. 5.- Elément (6) selon la revendication 4, dans lequel le matériau constitutif de la peau hydrodynamique est un tissu de fibres plastiques à base de polyuréthane. 6.- Elément (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des moyens de solidarisation (36) de la peau hydrodynamique (20) sur la paroi (22). 7.- Elément (6) selon la revendication 6, dans lequel les moyens de solidarisation comportent au moins une sangle (36) et des moyens de verrouillage (38) des extrémités de la ou de chaque sangle. 8.- Elément (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la paroi (22) est composite. 9.- Elément (6) selon la revendication 8, dans lequel la paroi (22) comporte une couche d'atténuation réalisée à partir d'une pluralité de briques anéchoïdes (32), la peau hydrodynamique (20) recouvrant des faces externes des briques anéchoïdes. 10.- Navire (2) comportant au moins un élément dont au moins une surface extérieure est immergée et en contact direct avec l'eau lors de l'utilisation du navire, caractérisé en ce que ledit élément est conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9.