Brevet FR3017363A1 — publié le 20150814

Aile portante pour sport nautique Domaine technique et état de l'art La présente invention se rapporte au domaine du nautisme, et en particulier, aux équipements des embarcations utilisées dans le cadre des sports nautiques. L'invention propose un dispositif anti-dérive connecté à la surface externe des embarcations nautiques, comme, par exemple, les ailerons de planche à voile ou de kitesurf, et, appartient au domaine des ailes portantes également connues sous le terme anglo-saxon « hydrofoil ». Une telle aile portante sert principalement à faciliter le départ au planning (action de déjauger) d'une embarcation nautique, telle qu'un kitesurf : c'est-à-dire qu'elle a pour rôle d'améliorer la portance et, par suite, de favoriser la sortie de l'eau de l'embarcation, même par vents légers. L'aile portante doit également permettre au pratiquant de pouvoir facilement contrôler son cap. Le terme « ailette » désigne, dans la suite de la présente description, les plans porteurs et les plans déporteurs, c'est-à-dire stabilisateurs, nécessaires au bon fonctionnement d'une aile portante. Le terme « fuselage » désigne la partie allongée qui relie les différents plans porteurs et déporteurs entre eux. Le fuselage est lui-même relié à un pilier central, qualifié de « mât », lequel mât doit être positionné par une extrémité à l'embarcation nautique. Selon l'art antérieur le fuselage et le mât sont agencés de manière fixe ou démontable, de sorte à matérialiser des ailes portantes en T. Pour ce type d'aile portante, il est important d'avoir les ailettes démontables une à une du fuselage, car un système à fuselage avec ailettes fixes entraîne les problèmes suivants : - un encombrement important lors du transport de ce type de matériel ; - une obligation de changer l'ensemble en cas de casse ou de défaut sur une seule partie ; - une limitation des configurations possibles, car cet ensemble fixe ne permet pas l'utilisation de différentes ailettes pour un plan porteur donné, et inversement ; et - une difficulté de fabrication de ces pièces complexes en une seule partie. Cependant, utiliser un système avec des ailettes démontables impose la présence d'éléments de fixation des ailettes sur le fuselage. Ces éléments de fixation doivent être solides, simple d'utilisation, précis et ne pas détériorer les propriétés hydrodynamiques de l'aile portante lors de son utilisation. Il est connu de l'art antérieur des ailes portantes pour lesquelles l'ailette est fixée sur le fuselage par vissage, ce qui entraîne les contraintes suivantes : - l'ailette doit être positionnée sur ou sous le fuselage ; - l'ailette doit posséder un ou plusieurs trous pour le passage libre de la partie filetée des vis ; - le fuselage doit posséder un ou plusieurs trous avec un filetage adapté aux vis ; et - les vis de l'ailette doivent être traversantes, ce qui impose l'utilisation de têtes de vis. Un inconvénient supplémentaire, lié à de telles fixations par vissage, est, que l'ailette et le fuselage étant superposés, leurs sections respectives s'additionnent et les propriétés hydrodynamiques de l'ensemble sont médiocres. De plus, les têtes des vis de fixation, même si elles sont affleurantes à la surface de l'aile, ne reprennent jamais parfaitement son profil, et ne sont jamais lisses (empreinte de l'outil de vissage). En navigation, ces défauts de surface sont souvent supérieurs à la couche limite d'écoulement du fluide, et créent des perturbations dans l'écoulement du fluide, ce qui diminue encore les propriétés hydrodynamiques de l'aile portante. Description de l'invention Le but de la présente invention est de pallier ces inconvénients et de proposer une ailette pour aile portante d'embarcation nautique, laquelle ailette comprend un corps et un moyen de fixation au fuselage de l'aile portante, remarquable en ce que le moyen de fixation au fuselage de l'ailette, comporte un appendice de fixation s'étirant à partir du corps de l'ailette et prévu pour coopérer par emboîtement dans une encoche complémentaire, ménagée à cet effet, dans le fuselage. Le terme complémentaire, pour ce qui concerne l'encoche, en lien avec l'assemblage appendice-encoche, n'exclut pas la présence d'espaces vides résiduels à l'interface appendice-encoche, même lorsque l'appendice et l'encoche sont étroitement associés. Ce mode de fixation permet un montage et un démontage simple et rapide des ailettes, ainsi qu'une fixation solide et précise, tout en optimisant les qualités hydrodynamiques de l'ensemble ailette - fuselage de l'aile portante. Le risque de perte de pièces est limité, et l'encombrement est minimisé ce qui permet l'utilisation d'un fuselage plus court pour un même espacement d'ailette donné. Avantageusement, l'appendice de l'ailette selon l'invention est apte à assurer un maintien par frottement dans l'encoche complémentaire du fuselage. La structure et le matériau de l'appendice sont de nature à permettre un pincement et un maintien par frottement qui assure un maintien ferme par la seule mise en place, et léger appui, de l'appendice dans son encoche. Avantageusement, l'appendice de fixation comporte une arête faisant saillie à sa surface et adaptée pour bloquer les mouvements de rotation dudit appendice dans l'encoche complémentaire du fuselage. Les pivotements indésirables de l'ailette sur le fuselage sont ainsi évités et la configuration désirée est conservée en navigation. Avantageusement, l'appendice comporte un premier logement conçu pour recevoir un moyen de verrouillage. À titre d'exemple non limitatif le moyen de verrouillage est une vis sans tête qui traverse le logement et coopère avec un évidement du fuselage en contact avec l'appendice. De manière avantageuse, le logement de l'appendice est un trou traversant de section circulaire comprenant une section comportant un taraudage. Ainsi l'insertion d'une vis sans tête dans ledit trou traversant permet de bloquer facilement les déplacements en venant buter dans un évidement du fuselage prévu à cette fin. L'appendice comprend, avantageusement, une section sensiblement rectangulaire adaptée à coopérer avec l'encoche complémentaire, lui conférant ainsi une résistance accrue aux contraintes mécaniques. Avantageusement, l'appendice comprend une section sensiblement tronconique adaptée à coopérer avec l'encoche complémentaire. Ainsi, le montage et le démontage de l'ailette sur le reste de l'aile sont facilités. De plus, la forme tronconique facilite la fabrication de l'ailette par un procédé économique de moulage par injection. Avantageusement, l'appendice comprend une section sensiblement trapézoïdale adaptée à coopérer avec l'encoche complémentaire. Dans ce cas, également, le démoulage de l'ailette s'en trouve facilité lorsqu'on a recours à un procédé de moulage par injection pour la fabriquer. Avantageusement, l'appendice comprend un renflement à sa surface, prévu pour être placé sensiblement en contact avec l'embouchure de l'encoche complémentaire. Une telle forme autorise une rotation de l'appendice autour d'un axe perpendiculaire à son axe lorsqu'il est mis en place dans l'encoche, et ce, de quelques degrés, tout en gardant le contact avec les parois de l'encoche. On peut donc opérer facilement un réglage de l'angle d'incidence de l'ailette. Avantageusement, l'appendice est sensiblement tronconique et comporte à sa surface un renflement de forme annulaire prévu pour coopérer avec l'embouchure de l'encoche complémentaire. De cette façon, un déplacement de l'appendice dans l'encoche peut se faire dans toutes les directions sensiblement perpendiculaires à l'axe de l'appendice. Avantageusement, l'appendice comprend un deuxième logement, conçu pour recevoir un moyen de verrouillage, et, positionné tête-bêche par rapport au premier logement. De ce fait, lorsque les extrémités des deux vis sont en contact avec les parois de l'encoche, tous les degrés de liberté de l'appendice par rapport à l'encoche sont bloqués. On peut régler finement l'angle d'incidence désiré en vissant ou dévissant au moins une des deux vis. La présente invention concerne aussi une aile portante en forme de T inversé apte à être fixée sur l'une des surfaces d'une embarcation nautique prévues pour être positionnées sur l'eau, comprenant : - un mât et un fuselage configurés en forme de T ; - une encoche ménagée sur une partie terminale du fuselage ; et - une ailette telle que décrite précédemment dans le cadre de la présente invention, fixée sur le fuselage par insertion de l'appendice de fixation dans l'encoche. Avantageusement, l'aile portante selon l'invention comprend : une ailette contenant un trou traversant de section circulaire, ledit trou traversant comprenant une section comportant un taraudage, comme vu précédemment dans le cadre de l'invention ; une encoche du fuselage comportant un premier orifice et un premier trou borgne, tel qu'à la fois le centre de l'orifice, l'axe du trou traversant de l'ailette, et l'axe du trou borgne, sont sensiblement alignés dans la configuration pour laquelle l'appendice est inséré dans son encoche ; et une vis de fixation, laquelle vis comporte un téton et dont la partie filetée est apte, d'une part, à venir en butée sur le taraudage du trou traversant par glissement, et, d'autre part, en bout de course de venir insérer le téton de la vis dans le trou borgne par vissage. De la sorte, dans la configuration pour laquelle la vis est intégralement vissée, l'appendice est solidement retenu dans l'encoche, et tout mouvement intempestif indésirable entre l'appendice et l'encoche est évité. Avantageusement, l'encoche comprend un deuxième orifice et un deuxième trou borgne, tel que l'ensemble constitué par le deuxième orifice avec le deuxième trou borgne est positionné tête-bêche par rapport à l'ensemble constitué par le premier orifice avec le premier trou borgne. Avantageusement, le mât de l'aile portante comporte un talon de fixation à l'embarcation nautique. On préfère utiliser des talons désignés sous l'appellation « talon TUTTLE », bien connu de l'homme du métier des sports nautiques du type planche à voile et kitesurf. Les boîtiers compatibles avec le talon TUTTLE sont faciles d'utilisation et s'adaptent à tout type de planche. D'autres talons sont également possibles, tels que les standards désignés sous les appellations : DEEP TUTTLE, POWER BOX ou TRIM BOX. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée qui suit, réalisée sur la base des dessins annexés. Ces exemples sont donnés à titre non limitatif. La description détaillée est à lire en relation avec les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une aile portante selon l'invention ; la figure 2 représente une vue en coupe partielle, selon le plan Oxz, du même mode de réalisation que celui de la figure 1, montrant le détail au niveau de l'assemblage appendice de fixation - encoche ; la figure 3 représente une vue en coupe partielle du même mode de réalisation, avec d'une part l'ailette détachée du reste de l'aile, et une coupe selon Oxz montrant un détail du fuselage au niveau de l'encoche ; la figure 4 montre une vue en coupe à partir du mode de réalisation de la figure 3, selon le plan transversal et le sens AA indiqué ; les figures 5 et 6 représentent vu en coupe longitudinale selon le plan Oxz, des vues détaillées au niveau de l'appendice traversé par une vis, seule la vis n'est pas montrée en coupe ; la figure 7 représente une vue en coupe longitudinale selon le plan Oxz de l'encoche dans laquelle sont percés un orifice et un trou borgne ; les figures 8 à 10 représentent, vues en coupe longitudinale selon le plan Oxz, des vues détaillées au niveau de l'assemblage appendice - encoche dont les déplacements relatifs sont bloqués par insertion d'une vis, seule la vis n'est pas montrée en coupe ; les figures 11 à 13 représentent, vues en coupe longitudinale selon le plan Oxz, des vues détaillées au niveau de l'assemblage appendice - encoche, de différents modes de réalisation pour lesquels les morphologies de l'appendice et de l'encoche sont modifiées ; la figure 14 représente une vue en coupe longitudinale selon l'axe Oxz (sauf pour les vis qui ne sont pas montrées en coupe), détaillée au niveau de l'assemblage appendice - encoche, d'un mode réalisation pour lequel la morphologie de l'appendice est modifiée pour permettre un réglage de l'angle d'incidence par rotation de l'appendice dans l'encoche ; et la figure 15 représente une vue en coupe longitudinale selon le plan Oxz, détaillées au niveau de l'assemblage appendice - encoche, d'un autre mode de réalisation pour lequel la morphologie de l'appendice est modifiée. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une vue générale d'une aile portante 1 en forme de T inversé. L'aile portante comporte une « t-bar » qui est composée d'un mât 2, orienté principalement selon un axe décalé de 10° par rappert à l'axe « z », et d'un fuselage 3, qui s'étend principalement suivant l'axe « x ». À l'avant du fuselage 3 est placée une première ailette 4a, ou plan porteur, dont l'envergure s'étend sensiblement parallèlement à l'axe « y ». À l'arrière du fuselage 3 est placée une deuxième ailette 4b, appelée stabilisateur ou plan déporteur, dont l'envergure s'étend également parallèlement à l'axe « y ». L'aile portante 1 est fixée à l'embarcation ou à la planche par le talon de fixation 5, qui se trouve ici être un standard de la planche à voile appelé « talon TUTTLE », pour son insertion dans un boîtier compatible de l'embarcation ou de la planche. L'ailette 4a est composée d'un corps 6 à partir duquel s'étend un appendice 7, comme montré sur la figure 3. Le fuselage 3 comporte une encoche 8 de forme complémentaire à l'appendice 7. La figure 2 montre l'ailette 4a assemblée dans une partie du fuselage 3. Cette figure 2 est partiellement représentée en coupe, dans le plan Oxz (voir les zones hachurées), pour montrer la jonction entre l'appendice 7 de l'ailette et l'encoche 8 du fuselage. Sur la figure 2, la parfaite continuité entre le profil de l'ailette 4a et le fuselage 3 rendu possible grâce à ce mode d'assemblage est visible. La présence d'un espace résiduel 9 subsiste en bout de course après insertion de l'appendice dans son encoche. La figure 3 représente le même mode de réalisation, mais cette fois-ci, l'appendice 7 est montré entièrement désassemblé de l'encoche 8. Sur la figure 2, également, l'ailette est montrée en perspective vue de côté avec son appendice de section sensiblement rectangulaire, ou trapézoïdale. La figure 4 montre selon une vue en coupe, selon le plan transversal et le sens AA, une section d'un mode de réalisation suivant l'invention décrit à la figure 3 et pour lequel l'appendice de liaison a une section de forme sensiblement rectangulaire. La figure 5 montre une partie de l'ailette 4a en coupe, avec son appendice 7 dans lequel est percé un trou traversant 10, de section circulaire, taraudé. Une vis 11 est vissée dans le trou traversant 10. Elle est vissée par l'extrémité de plus grand diamètre extérieur qui comporte une empreinte de manoeuvre, par exemple une empreinte à six pans creux pour l'insertion d'une clé dite AIIenTM. L'autre extrémité de la vis 11 de plus petit diamètre extérieur comporte un téton 13 qui est destiné à déboucher hors du trou comme montré à la figure 6. Le téton 13 est un cylindre comportant un chanfrein sur sa partie la plus distale. La figure 7 montre une partie du fuselage 3 vu en coupe au niveau de l'encoche 8. L'encoche 8 comporte un orifice 14 pour l'insertion de la vis 11, lors de son vissage dans l'appendice 7, quand celui-ci est assemblé dans l'encoche. Un trou borgne 15 est également ménagé en regard de l'orifice 14, suivant un axe perpendiculaire à la direction d'insertion de l'appendice dans l'encoche. Le trou borgne 15 est réalisé de forme sensiblement complémentaire au téton 13 de la vis 11 pour bloquer les déplacements de l'appendice dans l'encoche lorsque la vis 11 vient en butée sur le trou borgne 15, comme montré sur la figure 8. La figure 9 montre une variante pour laquelle la vis 11 s'insère suivant une direction oblique à la direction d'insertion de l'appendice dans l'encoche. La figure 10 montre une variante pour laquelle le téton 13 de la vis 11 est en forme de cône. Sur les figures 11 à 13 différents appendices sont représentés insérés dans leurs encoches complémentaires. L'appendice peut présenter une section longitudinale : de forme rectangulaire, comme montré en figure 12 ; de forme tronconique, comme on le voit à la figure 13 ; consistant en une alternance de parties rectangulaires 28a, 28b et coniques 29. La figure 14 montre une partie détaillée d'un autre mode de réalisation de l'assemblage ailette - fuselage. Pour ce mode de réalisation, sur un corps d'ailette 36 s'étend un appendice 37 à la surface duquel deux renflements 38a et 38b sont disposés sur sa partie proximale. Une fois mis en place dans une encoche 39 complémentaire du fuselage, une rotation de quelques degrés de l'appendice autour d'un axe perpendiculaire au plan de coupe est possible, grâce à un jeu laissé dans un espace interne 40 présent entre l'appendice et son encoche. L'appendice 37 est traversé par deux trous taraudés 41 et 42, identiques au trou traversant 10, montrés à la figure 5, disposés parallèlement, comme on le voit sur la figure 15. Dans l'encoche 39, un premier et un deuxième trou borgnes 43 et 44 sont percés, ils sont identiques au trou borgne 15, montrés à la figure 7. Dans l'encoche 39, un premier et un deuxième orifice 45 et 46 sont percés, ils sont identiques à l'orifice 14, montrés à la figure 7. Dans ce mode de réalisation, des vis 47 et 48 vissées dans les trous taraudés 41 et 42 pour venir en butée sur les trous borgnes 43 et 44, occupent une disposition qualifiée de tête-bêche l'une par rapport à l'autre, comme cela est montré sur la figure 14. Pour le mode de réalisation de la figure 14, lorsque les vis 47 et 48 viennent en butée dans les trous taraudés 41 et 42, la rotation de l'appendice 37 dans l'encoche 39 est bloquée dans une position choisie par l'utilisateur, et l'angle d'incidence de l'ailette est verrouillé. La modification de l'angle d'incidence s'effectue en dévissant une des vis, et en vissant l'autre. Un espace 50 est laissé à la base de l'appendice pour permettre la libre rotation de l'ailette suivant un axe sensiblement parallèle à l'axe en "Oy" sans qu'elle ne translate sur l'axe "Ox". L'ajustement entre les tétons 51 et 52 des vis 47 et 48, et les trous borgnes 43 et 44, est suffisamment lâche pour permettre un léger désaxage entre l'axe des vis 47 et 48 et l'axe de leurs trous borgnes respectifs 43 et 44, qu'entraîne la modification de l'angle d'incidence. La figure 15 représente, vue en coupe selon le plan « Oxz », un détail d'un autre mode de réalisation au niveau de l'agencement appendice 57 dans son encoche 58, l'appendice comprenant des renflements 59a et 59b sur lesquels des arêtes vives font saillies. L'inventeur propose également une évolution du couple talon/boîtier TUTTLE, par rapport à un TUTTLE classique, davantage en adéquation avec les contraintes de l'aile portante. Ce talon présente un bossage d'une hauteur constante de 56 mm, partant d'une base rectangle de 156 mm de long par 16 mm de large, comme le boîtier TUTTLE. Les faces avant et arrière du talon sont inclinées de 10° vers l'intérieur et les faces latérales sont inclinées chacune de 0,5°. Sur le talon, les arrêtes du bossage sont arrondies d'un rayon de 4,5 mm. Dans le boîtier, les arrêtes correspondantes sont arrondies d'un rayon de 4 mm, afin que les faces, et non les angles du boîtier et du talon, soient en contact. La fixation se fait à l'aide de vis, par le haut du talon, via des trous taraudés, d'axes espacés de 10,5 cm et placés de manière symétrique sur le talon. Nomenclature (1) aile portante (2) mât (3) fuselage (4a), (4b) première et deuxième ailette (5) talon de fixation corps de l'ailette (57) appendice de l'ailette encoche espace résiduel trou traversant taraudé vis (sans tête) téton premier orifice de l'encoche deuxième orifice de l'encoche premier trou borgne deuxième trou borgne (28a), (28b) partie rectangulaire (29) partie conique (38a), (38b), (59a), (59b) renflement 20 (40) espace interne (50) espace (7), (6), (36) (17), (27), (37), (8), (39), (58) (9) (10), (41), (42) (11), (47), (48) (13), (51), (52) (14), (45) (46) (15), (43) (44) REVENDICATIONS1 Ailette (4a, 4b) pour aile portante (1) d'embarcation nautique, laquelle ailette (4a, 4b) comprend un corps (6) et un moyen de fixation au fuselage de l'aile portante, caractérisée en ce que ledit moyen de fixation au fuselage, de l'ailette, comprend un appendice de fixation (7) s'étirant à partir dudit corps (6) de l'ailette et prévu pour coopérer par emboîtement dans une encoche (8) complémentaire dudit fuselage. 2 Ailette (4a, 4b) selon la revendication 1, dans laquelle ledit appendice de fixation (7) est apte à assurer un maintien par frottement dans ladite encoche (8) complémentaire du fuselage. 3 Ailette (4a, 4b) selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle l'appendice de fixation (7) comporte une arête faisant saillie à sa surface et adaptée pour bloquer les mouvements de rotation dudit appendice (7) dans l'encoche (8) complémentaire du fuselage. 4 Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'appendice de fixation (7) comporte un premier logement conçu pour recevoir un moyen de verrouillage. 5 Ailette (4a, 4b) selon la revendication 4, dans laquelle ledit logement est un trou (10) traversant, de section circulaire, comprenant une section comportant un taraudage. 6 Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle l'appendice (7) comprend une section sensiblement rectangulaire adaptée à coopérer avec l'encoche complémentaire. 7 Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle l'appendice (7) comprend une section sensiblement tronconique adaptée à coopérer avec l'encoche complémentaire. 8 Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle l'appendice comprend un renflement (38a), (38b), (53a), (53b) à sa surface,prévu pour être placé sensiblement en contact avec l'embouchure de l'encoche complémentaire. 9 Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 8, dans laquelle l'appendice est sensiblement tronconique et comporte à sa surface un renflement de forme annulaire prévu pour coopérer avec l'embouchure de l'encoche complémentaire. Ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 9, l'appendice comprend un deuxième logement, conçu pour recevoir un moyen de verrouillage, et, positionné tête-bêche par rapport au premier logement. 10 11 Aile portante (1) en forme de T inversé destinée à être fixée sur l'une des surfaces d'une embarcation nautique prévue pour être positionnée sur l'eau, comprenant : - un mât (2) et un fuselage (3) configurés en forme de T ; - une encoche (8) ménagée sur une partie terminale du fuselage (3) ; et - une ailette (4a, 4b) selon l'une des revendications 1 à 7, fixée sur le fuselage (3) par insertion de l'appendice de fixation (7) dans ladite encoche (8). 12 Aile portante (1) selon la revendication 8, laquelle aile comprend : - une ailette (4a, 4b) selon la revendication 5 ; - une encoche (8) du fuselage (3) comportant un premier orifice (14), (45) et un premier trou borgne (15), (43), tel qu'à la fois le centre dudit orifice (14), l'axe du trou traversant (10) de l'ailette, et ledit trou borgne (15), sont alignés dans la configuration dans laquelle l'appendice est inséré dans son encoche ; et - une vis (11) laquelle vis comporte un téton (13) et dont la partie filetée est apte, d'une part, à venir en butée sur le taraudage du trou traversant (10) par glissement, et, d'autre part, en bout de course à venir insérer ledit téton (13) de la vis (11) dans le trou borgne (15) par vissage. 13 Aile portante (1) selon la revendication 12, dans laquelle l'encoche comprend un deuxième orifice (46) et un deuxième trou borgne (44), tel que l'ensemble constitué par le deuxième orifice (46) avec le deuxièmetrou borgne (44) est positionné tête-bêche par rapport à l'ensemble constitué par le premier orifice (45) avec le premier trou borgne (43). 14 Aile portante (1) selon l'une des revendications 11 à 13, dans laquelle le mât (2) comporte un talon de fixation (5) à l'embarcation nautique.