Brevet FR3023259A1 — publié le 20160108

DOMAINE G EN ERAL La présente invention concerne les gréements de navires à voile (ou voiliers) et plus généralement pour tous les véhicules propulsés par des voiles. L'invention s'applique pour le maintien d'un voile aile sur un mât. Le mât est monté sur un véhicule tel qu'un navire, et qui est propulsé par la voile. ETAT DE L'ART Une voile aile est une voile à profil aérodynamique épais (à la différence des voiles traditionnelles de profil mince, constituées d'un assemblage de laizes de toile, voiles dont la seule épaisseur est celle de la laize de toile). Par opposition aux voiles traditionnelles de profil mince, la voile 15 aile est constituée de l'assemblage de deux surfaces distinctes et espacées l'une de l'autre, de manière à définir entre ces deux surfaces un volume qui est fermé sur toute la hauteur de la voile. La voile aile procure certains avantages. Son régime de fonctionnement optimal est généralement obtenu lorsqu'elle est orientée 20 avec une incidence assez faible (de l'ordre de 7 à 10 degrés) par rapport au vent apparent, et lorsque l'incidence de la voile aile est maintenue constante sur toute sa hauteur. Structurellement, une telle voile aile entoure le mât, qui se trouve ainsi situé entre les deux surfaces espacées. Le mât est généralement 25 autoporté (c'est-à-dire non haubané). Il existe des voiles aile rigides, constituées d'une coque rigide (par exemple en matériau composite) généralement creuse et maintenue fixée à un mât central. Il est également possible que l'aile rigide tienne lieu à la fois de mât et d'aile. Un avantage de ces voiles aile rigides est que la forme de la voile est stable. Ceci peut procurer des avantages en termes de performances, particulièrement si les conditions de vent sont stables. Cependant dans ce cas la forme de la voile aile est fixe et il n'est en particulier pas possible d'affaler la voile aile. Il n'est pas non plus possible dans ce cas de réduire la surface de la voile aile alors que ceci est souvent utile pour diminuer la puissance de la voile, par exemple en cas d'augmentation de la force du vent. Il existe également des voiles aile souples, réalisées à partir de toile. La toile est répartie sur deux surfaces principales qui se font face de part et d'autre du mât lorsque la voile est en position hissée, constituant un volume fermé à l'intérieur de cette « double peau ». Des nervures maintiennent les deux surfaces principales de toile écartées l'une de l'autre de manière à conférer à la voile sa forme en volume. On précise que dans ce texte on désignera par « nervure » un élément rigide associé à une laize de toile d'une des deux surfaces principales d'une aile voile, pour la mettre en forme. Et on désignera par « latte » un élément rigide associé à une laize de toile d'une voile traditionnelle (ou « simple peau »), pour la mettre en forme. La latte est ainsi destinée à se déformer en étant arquée d'un côté ou de l'autre du plan moyen de la voile, alors que la nervure demeure normalement toujours arquée du même côté de la voile aile. Ces voiles aile souples permettent d'ajuster la surface de la voile aile en affalant une partie de la voile. La partie de la voile aile qui n'est alors pas hissée repose, repliée et donc sans prise au vent, en partie basse de la voile (sur la bôme lorsque le gréement en comporte une). Avec ces voiles aile souples il est également possible d'affaler totalement la voile aile, lorsqu'elle n'est pas en service. La figure 1 illustre de manière schématique une voile aile souple 10 30 montée sur un navire 20. Cette voile aile est montée sur un mât 30, engagé entre les deux surfaces principales de la voile aile (seule la surface principalel0a est visible sur la figure). Cette figure montre également des nervures 100, réparties selon la direction h de la hauteur de la voile (direction qui correspond à celle du mât, et à laquelle on se réfèrera également comme la direction verticale), chaque latte s'étendant perpendiculairement à cette direction h. Les figures 2, 3a, 3b et 3c sont des vues de dessus schématiques de section transversales (sections dans le plan perpendiculaire à la direction 10 de la hauteur), de différentes voiles, et des mâts associés. La figure 2 illustre pour rappel une voile traditionnelle 12, constituée d'un assemblage de laizes qui ne délimitent pas un volume fermé. Cette voile est fixée par sa partie avant au mât 30, par l'intermédiaire d'une ralingue ou de coulisseaux par exemple. On précise 15 que la partie « avant » de la voile est celle dirigée vers le mât, dans le vent aux incidences faibles et vers l'avant du véhicule (dans les exemples de ce texte, un navire) ; la partie « arrière » de la voile est la partie opposée, située généralement (sous le vent et vers l'arrière du véhicule). La figure 3a illustre schématiquement la section transversale d'une 20 voile aile 13a, dont les deux surfaces principales 130a, 130b définissent entre elles un espace fermé. A cet effet la section de la voile aile a une forme d'aile. Des nervures (illustrées schématiquement sur la figure 1) réparties selon la hauteur de la voile contribuent à maintenir cette forme d'aile, en 25 rigidifiant des sections de la voile aile. Par ailleurs, des moyens complémentaires sont associés aux nervures pour maintenir l'espacement entre les deux surfaces principales de la voile aile, et conserver la forme voulue. Ces moyens complémentaires ne sont pas représentés sur la figure 13a. Ils peuvent 30 prendre différentes formes, et les figures 3b et 3c en fournissent deux exemples. Dans l'exemple illustré sur la figure 3b, ces moyens complémentaires consistent en des entretoises 103b. Les deux extrémités de chaque entretoise 103b sont fixées aux deux surfaces principales respectives 131a, 131b de la voile aile 13b, typiquement au niveau (selon la hauteur) d'une nervure. Dans l'exemple illustré sur la figure 3c, ces moyens complémentaires consistent en des estropes 103c. Les deux extrémités de la première estrope 103b sont fixées sur la même surface principale 132a de la voile aile 13c. Les deux extrémités de la deuxième estrope 103b sont fixées sur la même surface principale 132b de la voile aile 13c. Chaque estrope est ainsi associée à une surface principale respective de la voile aile. Dans le mode de réalisation de la figure 3c, chaque estrope contourne le mât 30 de manière à ce que lorsque la voile aile est sollicitée dans la direction d'une surface principale en éloignement du mât, l'estrope associée à cette surface principale permette le maintien de cette surface principale à une distance contrôlée du mât 30. Dans tous ces modes de réalisation connus la voile aile est libre de tourner autour du mât 30, selon l'axe vertical. Cependant il est nécessaire de contrôler l'orientation du profil portant constitué par la voile aile, afin d'optimiser la force et la direction de la force propulsive générée par cette voile aile. A cet effet on peut gréer la voile aile sur une bôme 40 (voir par exemple figures 1 et 4), l'extrémité arrière basse 101 de la voile aile (cette extrémité correspond au point d'écoute) étant reliée à la bôme. Une écoute E (voir figure 4) permet de régler l'orientation de la bôme par rapport à une position de référence, par exemple l'axe longitudinal du navire 20. La bôme est libre en rotation dans le plan horizontal, par rapport à un mât qui est lui fixé sur le navire. Cette configuration peut permettre d'orienter la voile aile dans une certaine mesure. Cependant la mise en oeuvre de cette configuration génère une déformation de la voile aile (notamment un vrillage : variation d'incidence de la section transversale de la voile aile selon sa hauteur), qui peut être importante. Or les déformations de la voile aile sont de nature à dégrader les performances de la voile aile. Par ailleurs comme exposé plus haut dans ce texte les voiles aile trouvent leur efficacité en particulier à des incidences faibles, et la mise en oeuvre de la configuration de la figure 4 rend délicat le maintien d'une faible incidence de la voile aile à certaines allures (à certaines incidences du vent apparent V par rapport au navire). Pour tenter de résoudre ce problème on a proposé, comme illustré sur les figures 5a et 5b, d'articuler à l'arrière d'une bôme 41 qui est rigidement solidaire du mât 30, une partie arrière, ou balestron 42, disposant d'un degré de liberté par rapport à la bôme et sur lequel le point d'écoute 101 de la voile est fixé. Le balestron 42 peut ainsi tourner 15 (dans un secteur angulaire limité par des moyens adaptés à cet effet) autour d'un axe vertical 410, par rapport à la partie avant 41 de la bôme. On peut retrouver cette configuration dans le document FR 2 988 071. Cette configuration permet notamment d'articuler la bôme en deux 20 parties 41 et 42, pour tenter de donner à la partie avant de la voile une première incidence, tandis que la partie arrière de la voile qui est fixée sur le balestron peut avoir une deuxième incidence. A cet effet la voile est elle-même articulée en deux sections : une section avant 110 qui constitue la partie « aile », rigidifiée par des nervures et définissant un 25 volume fermé, prolongée vers l'arrière par une section arrière 120 qui est composée d'une simple épaisseur de toile, éventuellement rigidifiée par des lattes (on appellera également cette partie arrière « volet »). Dans cette configuration une écoute E peut être fixée au balestron pour orienter la partie arrière de la voile et influer sur la cambrure 30 générale de son profil horizontal (profil de la voile dans une section transversale, conformément à la représentation de la figure 5a). La figure 5b représente la même configuration, en élévation de côté. On voit en outre sur cette figure le point arrière bas 102 de la partie 110 de la voile, fixé sur la partie avant du balestron 42, et le point avant bas 103 de cette même partie 110, fixé en avant du mât 30 pour maintenir la voile. Le point d'écoute 101 est également visible sur la figure 5b - on précise qu'on définit dans ce texte le point d'écoute d'une voile comme le point situé à l'extrémité arrière basse de la voile ; dans le cas d'une voile aile à volet le point d'écoute est ainsi situé à l'arrière et en bas du volet. La configuration illustrée sur les figures 5a et 5b peut permettre 10 d'obtenir des orientations différentes pour la partie 110 « aile », placée à l'avant de la voile, et le volet 120 placé à l'arrière de la voile, respectivement. Ceci est susceptible d'aider à se rapprocher d'un profil de voile désiré, et peut donc procurer une certaine amélioration par rapport à la 15 configuration moins élaborée illustrée sur la figure 4. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de perfectionner encore la configuration illustrée sur les figures 5a et 5b - et plus généralement d'apporter un 20 perfectionnement aux moyens connus de maintien d'une voile aile sur un mât. Afin d'atteindre ce but l'invention propose un dispositif de maintien d'une voile aile sur un véhicule tel qu'un navire, comprenant : - une voile aile, comportant deux surfaces principales munies d'au 25 moins une nervure, - un mât apte à être fixé sur le véhicule et à porter la voile aile, dispositif caractérisé en ce que : - le dispositif comprend des moyens de maintien pouvant être positionnés entre la voile aile et le mât, 30 - en position, lesdits moyens de maintien autorisent un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale du mât, tout en interdisant la rotation, autour de l'axe longitudinal du mât, de la voile aile par rapport au mât. L'invention peut également être complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons 5 techniquement possibles. Chacun desdits moyens de maintien peut être destiné à être positionné entre le mât et une nervure de la voile aile. Chacun desdits moyens de maintien peut être partie intégrante d'une nervure de la voile aile. 10 Lesdits moyens de maintien peuvent autoriser uniquement un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale du mât, tout en interdisant les autres mouvements de la voile par rapport au mât. Le mât peut avoir une section transversale non circulaire, et la 15 surface des moyens de maintien être destinée à être en contact avec le mât a une géométrie non circulaire, complémentaire de celle du mât. Le mât peut avoir une section transversale sensiblement rectangulaire, sur une partie substantielle de la hauteur du mât. Le mât peut être apte à être monté rotatif sur le véhicule, et le 20 dispositif comprendre des moyens de commande et de contrôle de la rotation du mât par rapport au véhicule. Le dispositif peut comporter également une bôme sur laquelle la voile est apte à être fixée par son extrémité arrière basse, au niveau d'un point d'écoute. 25 La bôme peut comporter une partie avant rigidement solidaire du mât, et une partie mobile constituée d'un balestron pouvant pivoter par rapport à la partie avant de la bôme autour d'un axe parallèle au mât. Le dispositif peut comprendre une écoute pour ajuster la position du balestron par rapport à la partie avant de la bôme. La bôme peut comporter une partie mobile sous la forme d'un chariot apte à déplacer, sur une partie arrière de la bôme, le point d'écoute de la voile aile dans une direction non alignée avec la bôme. Le dispositif peut comporter également des moyens pour limiter la course de ladite partie mobile. DESCRIPTION DES FIGURES D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit de l'invention, faite en 10 référence aux dessins annexés sur lesquels, outre les figures 1 à 5a, 5b qui ont déjà été commentées ci-dessus : - Les figures 6a à 6c sont des vues en section transversale de modes de réalisation particuliers de voiles aile d'un dispositif selon l'invention (un véhicule portant le dispositif - ici un navire - étant 15 représenté uniquement sur la figure 6a), - Les figures 7a et 7b illustrent de manière schématique un dispositif selon l'invention selon une variante particulière (qui peut être combinée avec tous les modes de réalisation de l'invention). 20 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La description qui suit ne s'attache qu'à exposer les éléments particuliers de l'invention. On précise que le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre avec des voiles aile gréées dans différentes configuration, et notamment les configurations généralement connues et 25 représentées schématiquement sur les figures 4, 5a et 5b. De manière générale, le dispositif comprend : - Une voile aile, comportant deux surfaces principales munies d'au moins une nervure, - Un mât apte à être fixé sur le véhicule et à porter la voile aile. 30 La voile aile peut être prolongée sur l'arrière (côté opposé au mât) par un volet tel que le volet 120 des figures 5a et 5b. Toutefois dans sa configuration la plus réduite l'invention peut également s'appliquer à une voile aile sans volet. Dans tous les cas le dispositif selon l'invention comprend des moyens de maintien pouvant être positionnés entre la voile aile et le mât. 5 Ces moyens de maintien ont pour fonction de maintenir la voile aile par rapport au mât. Plus précisément, ces moyens de maintien autorisent un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale (de la hauteur) du mât, tout en interdisant la rotation, autour de l'axe 10 longitudinal du mât, de la voile aile par rapport au mât. Ceci permet notamment de contrôler l'incidence de la voile aile par rapport à l'axe du véhicule (ou au vent), en contrôlant la rotation du mât. En répartissant sur la hauteur du mât de tels moyens de maintien entre la voile aile et le mât, ceci permet également de garantir que la voile aile a 15 une orientation constante par rapport à l'axe du véhicule, sur toute la hauteur de la voile. Ceci est avantageux pour le bon fonctionnement de la voile. Ceci permet également de prévenir l'apparition de plis sur la toile de la voile, ce qui contribue encore à l'efficacité de la voile. 20 Globalement l'invention permet ainsi d'augmenter le rendement de la voile aile. Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux chaque moyen de maintien est positionné entre le mât et une nervure de la voile aile. 25 Les moyens de maintien assurent ainsi une liaison particulièrement efficace entre le mât et la voile aile, en utilisant la rigidité des nervures qui est supérieure à celle de la toile de la voile aile. Et l'effort (réaction du mât sur la voile) est ainsi transmis de manière optimale aux nervures. 30 Les figures 6a à 6c illustrent trois modes de réalisation possible, à titre tout à fait non limitatif. Ces modes de réalisation représentent une section transversale dans un plan horizontal - en pratique on disposera avantageusement des moyens de maintien le long de la hauteur du mât. Sur ces figures les moyens de maintien sont fixés aux nervures 100 d'une voile aile, ce qui correspond à une configuration préférée bien que non 5 limitative. Sur la figure 6a les moyens de maintien sont des éléments 51 disposés de chaque côté du mât 30. Ces éléments sont ici réalisés sous forme d'arceaux à trois branches dont une branche 510, au contact du mât, est de forme complémentaire de la forme extérieure du mât. Sur 10 cette figure le mât a une section rectangulaire. Sur cette figure un navire 20 qui porte le mât a été représenté. Il n'est pas représenté par souci de clarté sur les figures 6b et 6c. Sur la figure 6b le mât 30 a une section hexagonale. Les moyens de maintien 52 sont ici encore disposés de chaque côté du mât en en contact 15 avec lui de manière à interdire tout mouvement de rotation de la voile aile par rapport au mât, autour de la direction h. Ce verrouillage en rotation est ici encore obtenu par coopération de formes entre les moyens de maintien et la surface du mât. Sur la figure 6c le mât est de section rectangulaire. Les moyens de 20 maintien 53 ont une forme à trois branches comme sur la figure 6a et ici ils sont en outre fixés à des guides G qui sont engagés dans des rails parcourant la surface du mât sur toute sa hauteur. Le mât a une section qui peut être constante sur toute sa hauteur. On observe que dans les configurations particulières des figures 6a 25 à 6c, on autorise un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale (de la hauteur) du mât, par coulissement des moyens de maintien par rapport au mât selon la direction h. On peut ainsi affaler la voile aile, ou la réduire de manière désirée. Dans le même temps, on interdit la rotation, autour de l'axe 30 longitudinal du mât, de la voile aile par rapport au mât. Et dans les configurations particulières illustrées sur ces figures 6a à 6c, on interdit même tout mouvement autre que le coulissement selon la hauteur h, entre la voile aile et le mât. De manière générale, le mât peut avoir une section transversale non circulaire, et la surface des moyens de maintien destinée à être en 5 contact avec le mât a une géométrie non circulaire, complémentaire de celle du mât. Le mât peut notamment avoir une section rectangulaire (au moins sur une partie substantielle de sa hauteur), ce qui accroît sa rigidité par rapport à un mât à section circulaire. D'autres formes de section de mât, 10 augmentant la rigidité par rapport à une section classique circulaire, sont également possibles. De manière générale le dispositif peut comprendre des moyens de commande et de contrôle de la rotation du mât par rapport au véhicule. Ceci permet comme on l'a déjà exposé de contrôler l'orientation du mât 15 et par suite l'incidence de la voile aile, par rapport au véhicule. Ceci est alors réalisé sans écoute sur la bôme. De manière générale, le dispositif peut reprendre certains aspects décrits en référence aux figures 4, 5a et 5b. Ainsi, le dispositif peut comprendre une bôme, sur laquelle la voile 20 est apte à être fixée par son extrémité arrière basse, au niveau d'un point d'écoute. La bôme peut comporter une partie avant rigidement solidaire du mât, et une partie mobile constituée d'un balestron pouvant pivoter par rapport à la partie avant de la bôme autour d'un axe parallèle au mât. Un 25 volet peut ainsi prolonger la voile aile vers l'arrière, et être fixé sur le balestron comme représenté schématiquement sur les figures 5a et 5b. Le dispositif peut également comporter des moyens pour limiter la course de ladite partie mobile. A cet effet, le dispositif peut comprendre une écoute pour ajuster la position du balestron par rapport à la partie avant 30 de la bôme. Alternativement, dans une configuration sans balestron la partie mobile est constituée d'un chariot apte à déplacer, sur une partie arrière de la bôme, le point d'écoute de la voile aile dans une direction non alignée avec la bôme. La partie arrière de la bôme peut ainsi comprendre une section s'étendant par exemple dans un plan horizontal et transversalement à l'axe de la bôme, partie arrière intégrant un rail pour recevoir à coulissement ledit chariot. Les figures 7a et 7b illustrent une variante de l'invention qui peut être mise en oeuvre avec tous ses modes de réalisation. Dans cette variante les moyens de maintien 50 (représentés visibles sur la figure 7a par souci de clarté, alors qu'ils sont en réalité cachés par une des deux surfaces principales de la voile 10) sont disposés espacés les uns des autres le long de la hauteur h du mât 30 d'un navire 20. Les moyens de maintien 50 ont une dimension (en particulier selon 15 la direction horizontale, en écartement du mât) décroissante lorsqu'on décrit les moyens de maintien, de celui du bas 501 vers celui du haut 502. Ceci permet de réduire les poids dans les parties hautes du mât, et de contribuer à déterminer un profil désiré pour la voile. 20 REVENDICATIONS1. Dispositif de maintien d'une voile aile sur un véhicule tel qu'un navire, comprenant : - Une voile aile, comportant deux surfaces principales munies d'au moins une nervure, - Un mât apte à être fixé sur le véhicule et à porter la voile aile, dispositif caractérisé en ce que : - le dispositif comprend des moyens de maintien pouvant être 10 positionnés entre la voile aile et le mât, - en position, lesdits moyens de maintien autorisent un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale du mât, tout en interdisant la rotation, autour de l'axe longitudinal du mât, de la voile aile par rapport au mât. 15 2. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacun desdits moyens de maintien est destiné à être positionné entre le mât et une nervure de la voile aile. 20 3. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que chacun desdits moyens de maintien est partie intégrante d'une nervure de la voile aile. 4. Dispositif selon une des deux revendications précédentes 25 caractérisé en ce que lesdits moyens de maintien autorisent uniquement un mouvement de la voile par rapport au mât selon la direction longitudinale du mât, tout en interdisant les autres mouvements de la voile par rapport au mât. 30 5. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mât a une section transversale non circulaire, et la surface desmoyens de maintien destinée à être en contact avec le mât a une géométrie non circulaire, complémentaire de celle du mât. 6. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en 5 ce que le mât a une section transversale sensiblement rectangulaire, sur une partie substantielle de la hauteur du mât. 7. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce que le mât est apte à être monté rotatif sur le véhicule, et le dispositif 10 comprend des moyens de commande et de contrôle de la rotation du mât par rapport au véhicule. 8. Dispositif selon une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte également une bôme sur laquelle la voile est apte à être 15 fixée par son extrémité arrière basse, au niveau d'un point d'écoute. 9. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la bôme comporte une partie avant rigidement solidaire du mât, et une partie mobile constituée d'un balestron pouvant pivoter par rapport à la 20 partie avant de la bôme autour d'un axe parallèle au mât. 10. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le dispositif comprend une écoute pour ajuster la position du balestron par rapport à la partie avant de la bôme. 25 11. Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la bôme comporte une partie mobile sous la forme d'un chariot apte à déplacer, sur une partie arrière de la bôme, le point d'écoute de la voile aile dans une direction non alignée avec la bôme. 30 12. Dispositif selon une des trois revendications précédentes caractérisé en ce que le dispositif comporte également des moyens pour limiter la course de ladite partie mobile.5