Brevet FR3008381A1 — publié le 20150116

La présente invention concerne un profil aérodynamique en forme d'aile d'avion pour tout dispositif à portance ou à propulsion vélique. Dans le domaine de la navigation, cette propulsion est assurée par une ou plusieurs voiles faites de toile tendue. Plus récemment fut étudiée la voile dite épaisse du type aile d'avion dont les performances sont supérieures à la voile simple. Ces recherches ont fait l'objet de nombreuses réalisations que l'on peut regrouper en deux catégories. Toile double, hissée sur un espar et tendue par des lattes ou cambers maintenant la forme d'un profil épais. Peau en matériaux de synthèse rigide maintenue en forme par des cambers. Ces deux techniques présentent chacune quelques inconvénients. En effet, la supériorité de l'aile sur la voile classique n'est vraie que si le profil aérodynamique choisi est assuré sur toute la surface de l'aile. Pour les toiles tendues le contrôle du profil est très difficile même en ajoutant une pression interne par gonflage. Le profil n'est pas rigoureusement respecté entre les lattes ou cambers. De plus les inconvénients d'efforts de tension de la voile classique persistent. Il faut en effet tendre fortement la toile pour conserver au mieux le profil choisi. Pour les ailes rigides, se sont des ensembles mécaniques extrêmement complexes et d'un coût de fabrication limitant l'usage à la haute compétition.(exemple : l'aile des bateaux de la coupe de l'América AC 45 et AC 72) De plus ce type d'aile ne permet pas la réduction de la surface de voilure impérative pour les navires de croisière. Enfin pour ces deux types d'aile l'augmentation de poids par rapport à une simple voile due aux éléments rigides assurant le maintient du profil, reste un inconvénient majeur. Le dispositif selon l'invention permet de palier à ces inconvénients. Il s'agit d'une enveloppe étanche à l'air dont la mise en forme est obtenue par gonflage. Elle comprend : une partie externe étanche à l'air composée d'une toile ou de fils non tissés, enduits d'une matière souple telle que résine élastomère polyuréthane assurant l'étanchéité. Une partie interne composée de filaments ou fils reliant les deux faces de l'aile. Ces fils de liaison, selon la technologie de fabrication utilisée, pourront faire partie intégrante des fils composant le tissu de l'enveloppe, ou bien être liés à la trame de l'enveloppe par couture ou collage. La longueur et l'orientation de ces fils internes définissent la distance entre les deux faces et donc l'épaisseur du profil en chaque point de liaison. L'aile pourra être réalisée à l'aide d'une seule membrane repliée sur le bord de fuite. Les fils reliant les deux faces de l'aile pourront être indifféremment perpendiculaires à l'axe du profil ou bien agencés radialement de manière à conserver une orientation perpendiculaire à la membrane externe. Ces fils pourront être indifféremment isolés ou reliés entre eux sous forme de nappe avec ou sans renforts transversaux.On peut ainsi garantir le respect du profil aérodynamique sur l'ensemble de la surface de l'aile sans l'usage de lattes, cambers et autres éléments rigides. L'aile pourra être hissée sur un espar type mât-aile tournant. La partie avant de l'aile appelée bord d'attaque sera alors exempte de fils de liaison et sans pression de gonflage, le mât assurant la mise en forme et la rigidité de cette partie.Un simple bout de chaque coté du mât permettra de créer une cambrure entre le mât et la partie gonflée de l'aile, et ainsi générer un profil asymétrique à l'aile, ce qui en augmente l'efficacité. La cambrure du profil pourra aussi être obtenue par l'ajout d'un second profil relié au premier par quelques points de liaison. L'angulation de celui-ci par rapport au premier assurant la cambrure du profil total. Dans une autre configuration, l'aile sera hissée sur le mât par les moyens classiques type coulisseaux et glissières. La présente invention, permet de cumuler bon nombre des avantages des techniques existantes sans leurs inconvénients. L'efficacité du profil en aile d'avion par rapport à la voile simple : le rapport coefficient de portance sur coefficient de traînée est nettement supérieur, l'angle d'incidence est plus faible, apportant une meilleur remontée au vent, une force propulsive mieux orientée vers l'avant, une diminution de la gîte pour un navire. On a ainsi pour un profil aile un angle d'incidence de 10 à 15 ° contre 30 ° pour un ensemble mât grand voile et foc et un coefficient de traînée divisé par 3 ou 4. Le profil aérodynamique selon l'invention est autoportant, il ne nécessite donc pas d'efforts importants sur le gréement comme une voile classique maintenue sous forte tension par au moins trois points de traction. La surface de voilure en avant de l'axe du mât permet de compenser en partie les efforts de tension sur les écoutes. La simplicité des réglages facilite l'accès à la navigation au plus grand nombre. L'absence de haubans permet la rotation totale de l'ensemble de l'aile qui peut alors travailler en flux laminaire jusqu'aux allures portantes. La présente invention permet de prévoir la réduction de la surface de voilure en cloisonnant le volume de l'aile en au moins deux parties qui pourront être indépendamment mises en forme par gonflage. Le profil aile selon l'invention pourra être utilisé comme flotteur en cas de chavirage dans une application à la navigation. Les dessins en annexes illustrent l'invention, figure 1, 2 et 3. La figure 1 illustre la composition de l'aile selon l'invention et met en évidence la simplicité de la conception. L'enveloppe (1) est mise en forme par gonflage d'air suivant un profil défini par la longueur des fils (2) représentés ici par des traits discontinus. Cette conception permet de réaliser tout type de profil tout en garantissant le respect des formes sur toute la surface de l'aile. L'enveloppe (1) pourra être composée d'une trame tissée ou non. Les figures 2 et 3 illustrent quelques exemples de réalisations possibles. Mât tournant enveloppé dans une partie de l'enveloppe sans fils transversaux (fig 2), avec angulation (6 ° dans l'exemple) de la partie gonflée par rapport à ce mât afin d'obtenir un profil asymétrique. Le profil créé dans cet exemple, possède des caractéristiques aérodynamiques proches du profil NACA 23012. Autre configuration (fig 3) où deux profils sont liés et orientables entre eux. L'aile selon l'invention peut être réalisée artisanalement. Des fils rigides sont tendus entre deux pièces parallèles ayant la forme du profil, moins les 15 % du bord d'attaque mis en forme par un mât profilé. L'écartement entre ces deux pièces correspond à la hauteur du profil. La hauteur totale peut être divisée en tronçons qui seront assemblés ultérieurement par collage. Des nappes de fils sont glissées alternativement entre chaque face. Un tissu de faible grammage étanche à l'air type toile à spi, viendra réaliser la couche externe par collage. Sur l'arrière du profil (dit bord de fuite), la distance entre les deux faces devient nulle, celles-ci sont alors cousues entre elles. Enfin, les dessus et dessous du profil seront réalisés par collage et couture de pièces de toile enduite. Dans la pièce formant le dessous ou fond du profil, seront implantés les embouts de gonflage et les soupapes assurant le dégonflage et la sécurité de surpression. L'aile peut être aussi réalisée par couture des fils sur les deux faces de toile, l'étanchéité sera alors réalisée par projection de résine type élastomère. Ces réalisations sont adaptées à la faible pression interne de gonflage de l'ordre de 50 à 100 mbar La mise en fabrication industrielle pourra être envisagée soit en mécanisant la technique ici décrite soit en adaptant les techniques de tissage trois dimensions réservées actuellement à la réalisation d'éléments de structure à bords parallèles. La présente invention est principalement destinée à la propulsion vélique d'une embarcation. Ces caractéristiques de simplicité et d'efficacité pourraient intéresser aussi bien la navigation de plaisance que des navires de fort tonnage en complément de leur propulsion à moteur. Elle peut être utilisée pour d'autres usages tels qu'une aile de traction type Kite surf, cerf-volant, ou bien aile pour engins volants motorisés ou non motorisés. Enfin, la présente invention permet de réaliser des pales pour éoliennes à axe vertical. 30 REVENDICATIONS1) Aile gonflable pour tout dispositif à portance ou à propulsion vélique caractérisée en ce qu'une multitude de fils reliant les deux faces de l'aile assure un maintien uniforme du profil d'une partie ou de 10 l'ensemble de l'aile à l'état gonflée. 2) Aile gonflable selon la revendication 1 caractérisée en ce que les fils de liaison peuvent être assemblés en nappes. 3) Aile gonflable selon la revendication 1 caractérisée en ce que les fils de liaison peuvent être assemblés afin de former des nappes orientées perpendiculairement à la tangente au profil. 15 4) Aile gonflable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que les fils de liaison font indifféremment partie intégrante du tissage de l'enveloppe de l'aile ou bien y sont cousus ou collés. 5) Aile gonflable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie avant de l'aile (bord d'attaque) n'est pas munie de fils de liaison et est ouverte en haut et bas du 20 profil afin d'y glisser un mât profilé ; ce dernier assurant la mise en forme de cette partie avant. 6) Aile gonflable selon la revendication 1 et 5 caractérisée en ce que le mât profilé peut être orienté par rapport au profil de la partie gonflée afin d'obtenir un profil asymétrique aérodynamique de l'ensemble. 7) Aile gonflable selon la revendication 1 caractérisée en ce que la partie avant du profil (bord d'attaque) est constituée par un mât profilé, la partie gonflée étant liée à ce mât par glissière et coulisseaux. 25 8) Aile gonflable selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le volume de l'aile peut être cloisonné en au moins deux parties qui pourront être indépendamment mises en forme par gonflage. 30