Brevet FR3033765A1 — publié le 20160923

DOMAINE GÉNÉRAL La présente invention concerne les gréements de navire à voile (ou voiliers) et plus généralement tous les véhicules propulsés par des voiles. L'invention s'applique pour le maintien d'une voile aile sur un mât. Le mât est monté ur un véhicule tel un navire qui est propulsé par la voile. ÉTAT 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 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 orienté avec une incidence assez faible (de l'ordre de 7à 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 entoure le mât, qui se trouve ainsi situé entre les deux surfaces espacées ; Le mât est généralement autoporté (c'est à dire non-haubané). Il existe des voiles ailes rigides, constituées d'une coque rigide (par exemple en matériaux composites) généralement creuses et maintenue fixée par 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 ailes rigides est que la forme de la voile est stable. Cela 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 ailes 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 aile sa forme et son volume. On précise que dans ce texte on désignera par « nervure » un élément rigide associé 35 aux laizes de toile des deux surfaces principales d'une voile aile pour les mettre en forme. On désignera par « latte » un élément rigide associé à une laize de la toile d'une voile 3033765 2 traditionnelle (ou « simple peau ») pour la mettre en forme. La latte peut être 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. Ces voiles ailes souples permettent d'ajuster la surface de la voile aile en affalant une 5 partie de la voile aile. 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 aile (sur la bôme lorsque le gréement en comporte une). Avec ses voiles ailes 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 montée sur un 10 navire 20. Cette voile est montée sur un mât 30, engagé entre les deux surfaces principales de la voile aile (seule la surface principale 10a 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 référera également comme la direction verticale), chaque latte s'étendant perpendiculairement à cette 15 direction h. Les figures 2, 3a, 3b et 3c sont des vues de dessus schématiques de sections transversales (sections dans le plan perpendiculaire à la direction de la hauteur h), de différentes voiles et des mâts associés. La figure 2 illustre pour rappel une voile traditionnelle 12, constituée d'un assemblage 20 de laizes qui ne délimitent pas un volume fermé. Cette voile et fixée par sa partie avant au mât 30, par l'intermédiaire d'une ralingue ou de coulisseaux par exemple. On précise que la partie « avant » de la voile est celle dirigée vers le mât, dans le vent au incidences faibles et vers l'avant du véhicule (dans l'exemple 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) 25 La figure 3a illustre schématiquement la section transversale d'une voile aile 13a, dont les deux surfaces principales 130a et 130b définissent entre elles un espace fermé. À cet effet la section de la voile aile 10 a une forme d'aile. Des nervures 100 (illustrées schématiquement sur la figure 1) réparties selon la hauteur de la voile aile 10 contribuent à maintenir cette forme d'aile, en rigidifiant des 30 sections de la voile aile. Par ailleurs, des moyens complémentaires sont associés aux nervures 100 pour maintenir l'espacement entre les deux surfaces principales de la voile aile 10, et conserver la forme voulue. Ils peuvent 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 3033765 3 surfaces principales respectives 131a et131b de la voile aile 13b, typiquement au niveau (selon la hauteur) d'une nervure 100. Dans l'exemple illustré dans la figure 3c, ces moyens complémentaires consistent en des estropes 130c. Les deux extrémités de la première estrope 103b sont fixées sur la 5 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 13c. 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 10 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 la voile aile 10 est libre de tourner autour du mât 30, selon l'axe vertical. Cependant il est nécessaire de contrôler l'orientation par rapport au vent du profil 15 portant constitué par la voile aile 10, afin d'optimiser l'intensité et la direction de la force propulsive générée par cette voile aile. À cet effet, on peut gréer la voile aile10 sur une bôme 40 (voir par exemple les figure 1 et 4), l'extrémité arrière basse 101 de la voile aile (cette extrémité correspond au point d'écoute) étant relié à la bôme. Une écoute E (voir figure 4) permet de régler l'orientation de 20 la bôme par rapport à une position de référence, par exemple l'axe longitudinal du navire 20. La bôme 40 est libre en rotation dans le plan horizontal, par rapport à un mât 30 qui est lui fixé sur le navire 20. Cette configuration peut permettre d'orienter la voile aile 10 dans une certaine mesure. 25 Lorsque la voile aile 10 est orientée par rapport au vent à des anges d'incidences faible, Les deux surfaces principales 10a et 10b interagissent de façons différentes avec l'écoulement de l'air. La surface principale au vent (l'intrados) ralenti l'écoulement de l'air et la pression de l'air à la surface augmente. La surface principale sous le vent (extrados) accélère l'écoulement de l'air et la pression de l'air à la surface diminue. C'est cette 30 différence de pression de l'air entre les deux surfaces principales 10a et 10b qui génère la force propulsive. Dans la pluparts des situations les performances de la voile aile 10 sont améliorées lorsque la section de la voile aile présente une dissymétrie qui lui donne de la cambrure. Un voilier doit pouvoir naviguer avec un vent qui vient d'un côté ou de l'autre de l'axe 35 longitudinal du navire 20. Si l'on souhaite que la section de la voile aile 10 présente de la cambrure, il faut pouvoir l'inverser pour s'adapter aux différentes orientations du vent. 3033765 4 Une façon d'obtenir une section cambrée réversible consiste avoir une voile aile 10constituée longitudinalement de deux parties articulées entre elles. Les figures 5a et 5b sont des vues schématiques de dessus montrant la configuration d'une voile aile 10 selon l'orientation du vent par rapport à l'axe longitudinal du navire. 5 Dans les exemples illustrés par les figures 5a et 5b, la voile aile 10 est constituée de deux éléments : une partie avant 10f et une partie arrière 10g. Chaque élément est symétrique mais les deux éléments 10f et lOg peuvent être angulés en 10c l'un par rapport à l'autre. Dans l'exemple illustré par la figure 5a le vent souffle de l'avant gauche du navire 20 10 (le navire navigue au près bâbord). Le navire est dit naviguer bâbord amure. La voile aile 10 est établie sur la partie droite du navire (la voile aile est sur tribord). L'élément avant 10f de la voile aile est orienté de façon à avoir une incidence à droite faible. L'élément arrière lOg de la section de la voile aile est braqué à gauche de façon à ce que l'extrados soit convexe et l'intrados soit concave. 15 Dans l'exemple illustré par la figure 5b le vent souffle de l'avant droit du navire 20 (le navire navigue tribord amure). La voile aile 10 est établie sur la partie gauche du navire (la voile aile est sur bâbord). L'élément avant 10f de la voile aile est orienté de façon à avoir une incidence à gauche faible. L'élément arrière lOg de la section de la voile aile est braqué à droite de façon à ce que l'extrados soit convexe et l'intrados concave. 20 Lors d'un virement vent debout, la voile aile 10 passe d'un bord à l'autre dans le lit du vent et inverse sa courbure. Lors d'un virement vent arrière, la voile aile passe d'un bord à l'autre face au vent et inverse sa courbure. Lorsque la voile aile 10 passe dans le lit du vent elle devient plate et non plus concave. La longueur de la corde de la voile aile 10 est la somme des longueurs 10d-10c et 10c-10e. Lorsque la voile aile 10 passe d'un bord sur 25 l'autre la longueur de sa corde varie. Dans le cas où les éléments 10f et lOg sont mobiles l'un autour du guindant 10d et l'autre autour de la chute 10e, si l'on souhaite que la voile aile 10 puisse passer d'un bord sur l'autre sans forcer, il est nécessaire de rajouter un dispositif qui permette d'absorber la différence de longueur de la corde de la voile aile 10. 30 PRÉSENTATION DE L'INVENTION Le but de l'invention est de rendre automatique l'inversion de courbure lors des virements de bord tant vent debout que vent arrière. Afin d'atteindre ce but l'invention propose le maintien d'une voile aile 10sur un véhicule tel qu'un navire 20, comprenant : 35 une voile aile 10 comprenant deux surfaces principales 10a et 10b munie d'au moins une nervure, constituée en deux éléments : une partie avant 10f et une partie arrière lOg comme représenté sur les figures 5a et 5b, 3033765 5 Les deux éléments 10f et lOg sont articulés en 10c, la partie avant 10f est libre de pivoter autour de l'avant de la voile aile (le guindant) 10d, la partie arrière lOg est libre de pivoter autour de l'arrière de la voile aile (la chute) 5 10e, un mât 30 apte à être fixé sur le véhicule 20 et à porter la voile aile 10, Une bôme 40 libre en rotation autour du mât 30, Une corne 50 libre en rotation autour du mât 30 qui peut être hissée sur le mât 30. 10 une articulation 102 entre les deux éléments de la voile aile l'élément avant 10f et l'élément lOg qui permettent un retrait relatif des deux éléments. L'élément avant 10f de la voile aile est fixée par l'avant en haut (le point de drisse guindant) à l'avant 501 de la corne 50 et en bas à l'avant (le point d'amure du guindant) 201 de la bôme 40. Il peut tourner librement autour du guindant 10d de la voile aile 10. 15 L'élément arrière 10b de la voile aile 10 est fixée par l'arrière en haut (le point de drisse de la chute) à l'arrière 502 de la corne 50 et en bas (le point d'écoute) 101 de la bôme 40. La mise en tension longitudinale des surfaces principales 10a et 10b des éléments 10f et 10g de la voile aile est propre à chaque élément 10f et 10g. Les zones non tendues 10c représentée sur la figure 6, au repos, donnent aux éléments de la voile aile 10 ,10f et lOg la 20 possibilité de se déplacer longitudinalement. Dans l'exemple illustré par la figure 6, l'articulation 102 entre les deux éléments 10f et lOg de la voile aile 10 permet une angulation des deux éléments 10f et 10g. L'extrémité de l'articulation 60 peut coulisser librement à l'intérieur de la latte 70 qui maintient et tends longitudinalement l'élément 10g de la voile aile. Cette liberté permet aux éléments 10f et 10g 25 de se rapprocher ou de s'éloigner en fonction de leur configuration relative. Elle permet d'absorber les variations de longueur de la corde du profil de la voile aile 10 lorsque le la voile aile passe d'un bord sur l'autre, lors d'un virement par exemple. REVENDICATIONS1 Dispositif de maintien d'une voile sur un véhicule tel qu'un navire, comprenant : une voile aile 10, comportant deux surfaces principales 10a et 10b munies d'au moins une nervure, constituée de deux éléments : une partie avant 10f et une partie arrière 10g qui peuvent être angulées l'une par rapport à l'autre, un mât 30 apte à être fixé sur le véhicule 20 et à porter la voile aile 10, Une corne 50 coulissant librement le long du mât 30 et tournant librement autour du mât 30 qui supporte la voile aile 20 et pouvant être hissée sur le mât 30 par un dispositif approprié, 3033765 2 - Une bôme 40 tournant librement autour du mât 30 présentant une partie devant le mât 30 et une partie derrière le mât 30. 2 Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que la partie avant de la voile aile 10f est libre de tourner autour de son guindant 10d sur un axe passant par l'avant 5 de la bôme 201et l'avant de la corne 501. 3 Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que la partie arrière de la voile aile lOg est libre de tourner autour de sa chute 10e sur un axe passant par l'arrière de la bôme 101 et l'arrière de la corne 502. 4 Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé par une mise en tension indépendante des surfaces 10a et 10b des parties avant 10f et arrière 10g de la voile aile 10. 5 Dispositif selon les revendications précédentes caractérisé en ce que l'angulation entre les parties avant 10f et arrière 10f de la voile aile 10 autorise un retrait relatif entre des deux parties 10f et 10g de la voile aile 10. 6 Dispositif selon les revendications précédentes caractérisées en ce que la voile aile 10 est fixée dans sa partie haute à la corne 50 par sa partie avant (guindant) 501 et sa partie arrière 502(chute). 6 Dispositif selon la revendication précédente caractérisée en ce que la voile aile 10 est fixée à la bôme 40 par sa partie basse ou à la base de sa surface utilisée par sa partie avant 20 (guindant) 201 et sa partie arrière (chute) 101.