Brevet FR3026088A1 — publié le 20160325

DESCRIPTION La présente invention concerne un dispositif de gréement biplan orientable pour la propulsion vélique d'un véhicule, notamment d'un bateau. La configuration normale de gréement dit « biplan » est constituée de deux « plans de voilure » qui, considérés dans leur position neutre, sont disposés de façon symétrique par rapport au plan de symétrie du véhicule, plan défini plus généralement par l'axe longitudinale et l'axe vertical du véhicule. Cette configuration biplan est confrontée au problème de la perte d'efficacité du plan sous le vent, lorsque l'orientation du vent apparent fait que le plan sous le vent se trouve dans les turbulences générées par le plan au vent. Typiquement, ceci arrive lorsque l'angle du vent apparent est proche de 900 par rapport à l'axe du véhicule. Pour pallier à ce problème, l'invention consiste en un dispositif qui confère un caractère unitaire et autonome au gréement biplan, tant structurellement que fonctionnellement, autorisant une rotation de l'ensemble du gréement biplan sur son axe vertical afin de pouvoir l'orienter de façon optimale en fonction du vent apparent et 20 indépendamment de l'axe du véhicule. Ce dispositif est essentiellement constitué des éléments décrits ci-dessous. Une base, de forme symétrique selon un plan vertical, et dont le périmètre peut être circulaire, est conçue pour reprendre les efforts du gréement et pour pouvoir tourner autour d'un axe vertical situé sur son plan de symétrie. La base est dotée d'un moyen de 25 couplage avec la structure du véhicule, permettant la rotation du gréement et la transmission des efforts du gréement au véhicule. Un dispositif assure le contrôle du mouvement de rotation du gréement selon un axe vertical. Un dispositif permet le verrouillage de la rotation du gréement dans une position voulue. Deux mâts prennent appui sur la base et sont positionnés symétriquement selon le 30 plan de symétrie de la base. Au moins une barre de flèche relie les deux mâts de façon à les faire collaborer structurellement. Des haubans relient les mâts et la base de façon à rendre l'ensemble géométriquement stable. Des organes de contrôle des éléments mobiles du gréement et de la voilure sont intégrés à la base, afin de permettre un angle de rotation illimité du gréement. Dans l'éventualité d'une motorisation des organes de contrôle, la base peut intégrer le stockage de l'énergie nécessaire et / ou être alimentée par un système coaxial à l'axe de rotation de la base de façon à autoriser un angle de rotation illimité. La possibilité d'une rotation illimité présente en outre l'avantage de supprimer les risques inhérents à la manoeuvre d'empannage : en effet pour changer d'amure au vent arrière, il suffira de laisser passer les plans de voilure par la position en drapeau dans le lit du vent et de les reprendre sur la nouvelle amure. Selon une application particulière, dans un but d'optimisation du rendement vélique et d'optimisation de l'action du gréement sur le véhicule, les liaisons « base / mâts », « mâts / barre de flèche », « haubans / mâts » et « haubans / base », peuvent être des articulations, de façon à permettre la rotation de chaque mât selon son axe vertical et/ou l'inclinaison simultanée des deux mâts (reliés entre eux par la barre de flèche). L'inclinaison latérale des mâts au vent permet notamment de réduire le couple de chavirage transmis au véhicule. Selon une application particulière, dans un but d'optimisation structurelle et de fonctionnement, une barre de couplage peut relier les deux plans de voilure de façon à ce que l'angle horizontale de l'un des plans de voilure avec la base soit interdépendant de l'autre. Les points d'attache de cette barre de couplage peuvent se situer par exemple au niveau des points d'écoute sur les bômes (ou balestrons le cas échéant), de telle manière que la barre de couplage soit parallèle au segment reliant les deux pieds de mât . Ceci permet le contrôle de l'angle d'ouverture des deux plans de voilure par la mise en traction alternative de deux écoutes croisées, renvoyées chacune d'elles au mât opposé. Selon une application particulière, dans un but d'optimisation du rendement vélique, l'angle horizontal entre les deux plans de voilure peut être modifié en faisant par exemple varier la longueur de la barre reliant les deux plans de voilure. Selon une application particulière, de façon à optimiser la position du gréement pour une situation donnée, la base peut être reliée au véhicule par l'intermédiaire d'une 30 structure elle-même mobile et pouvant se déplacer selon l'axe longitudinale du véhicule. Selon une application particulière, un véhicule peut être doté de un ou plusieurs dispositif « gréement biplan orientable» tels que définis selon l'invention. L'invention est maintenant détaillée selon un mode de réalisation particulier, non limitatif, et illustrée par les dessins annexés dont les différentes figures représentent : Figure 1: vue axonométrique de la structure du gréement biplan orientable. Figure 2 : vue axonométrique du système de contrôle d'angle d'ouverture des plans de voilure. Figure 3 : vue frontale du système d'inclinaison des mâts. Figure 4 : vue en perspective du système de couplage pivotant de la base avec la structure du véhicule. Figure 5 : vue en coupe détaillant le système de couplage pivotant de la base avec la structure du véhicule. Figure 6 : vue en perspective du système de couplage en translation de la structure intermédiaire avec la structure du véhicule. Figure 7 : vue en coupe détaillant le système de couplage en translation de la structure intermédiaire avec la structure du véhicule. La base (1) constitue le support structurel et fonctionnel du gréement. Sa forme générale s'apparente à un cylindre plat. Structurellement, elle est conçu pour reprendre les principaux efforts du gréement 20 dans le plan horizontal et pour reprendre, en totalité ou en partie, les efforts du gréement ayant une composante verticale. Fonctionnellement, elle intègre (en totalité ou en partie) les organes de contrôle (5) des éléments mobiles du gréement et de la voilure. Elle peut aussi intégrer les organes de contrôle de son propre mouvement. Ces organes de contrôle (par exemple winche captif, 25 centrale hydraulique, etc...) peuvent être motorisés et / ou manuels. Le cas échéant, l'énergie pour actionner les organes de contrôle motorisés, peut être stockée à même la base et / ou y être transmise à travers son axe de rotation selon un dispositif coaxial de manière à autoriser éventuellement un angle de rotation illimité de la base.. Un moyen de couplage avec la structure du véhicule (illustré figure 4), permettant 30 la rotation de la base (et donc du gréement) et la transmission des efforts du gréement au véhicule, peut être réalisé de la manière suivante (figure 5) : une structure annulaire (6) solidaire de la structure du véhicule (0), sert de support à la base. La section de cette structure annulaire comporte un chemin de roulement horizontal dans sa partie inférieure, un rail en creux dans sa partie verticale et une couronne crantée dans sa partie supérieure. Le chemin de roulement horizontale sert de support aux rouleaux (7) de la base qui reprennent les efforts verticaux de compression du gréement tout en autorisant sa rotation. Ces rouleaux sont positionnés radialement sur tout le périmètre inférieur de la base. Le rail creux sert de chemin de roulement pour des guides à rouleaux à axe vertical (8) et des guides à rouleaux à axe horizontal (9) solidaires de la base, de façon à reprendre les efforts verticaux d'arrachement et les efforts horizontaux du gréement. Les deux types de guides à rouleaux sont positionnés de façon alternée sur tout le périmètre de la face verticale de la base en correspondance du rail creux. Selon ce dispositif, la base du gréement est bloquée verticalement et horizontalement tout en pouvant pivoter selon son axe de rotation. La couronne crantée sert de crémaillère pour le contrôle de la rotation de la base grâce à des roues dentées motorisées (10) solidaires de la base. Ces roues dentées, peuvent être multiples et sont réparties de façon régulière sur le périmètre de la base en correspondance de la couronne crantée. Leur action d'entraînement est cordonnée. Elles 15 sont dotées d'un système de verrouillage mécanique, comme par exemple un embrayage à disque (11), de façon à pouvoir immobiliser la base dans une position voulue. Les mâts (2), de toute forme de section, distincts d'une aile en ce sens qu'ils sont le support d'un plan de voilure souple (capable d'être établie ou rangée) - simple ou double 20 surface (profile épais) et de ses attributs de fonctionnement supplémentaires (par exemple bôme, hale-bas, balestron, flèche, etc...) . Les mâts sont positionnés de façon diamétralement opposée et symétrique sur la périphérie de la base. Ils sont reliés à la base de manière fixe ou articulée par un pied de mât (12), une articulation pouvant comporter d'un ou plusieurs axes de rotation. 25 L'orientation selon l'axe vertical (l'axe du mât) peut se faire de manière indépendante ou dépendante au moyen d'un levier actionné par un vérin. L'inclinaison simultanée des deux mâts, en ce qu'ils sont reliés entre eux par la barre de flèche (3), selon les autres axes, peut se faire en faisant varier de manière coordonnée les longueurs des haubans (4), par exemple au moyen de vérins (13) . 30 La barre de flèche (3) relie les deux mâts de façon à transmettre l'effort horizontal du plan vélique au vent sur le mât du plan vélique sous le vent. Elle est conçu pour travailler en compression. La barre de flèche dans sa position neutre est sensiblement parallèle au segment reliant les deux pieds de mât. Si les mâts sont articulés, la fixation de la barre de flèche sur les mâts le sera également. Pour de raisons d'optimisation structurelle, d'autres barres de flèche, ainsi que leurs haubans correspondants, peuvent être ajoutées à différentes hauteurs entre les mâts. Les haubans (4) (nom donné ici à un élément structurel travaillant uniquement en traction), dans la version minimale du gréement à une seule barre de flèche, sont au nombre de quatre, et servent au contreventement omnidirectionnel des mâts. Ils sont positionnés de telle manière que si l'on considère les liaisons entre la base, les mâts et la barre de flèche comme des articulations, les quatre haubans à longueur donnée rendent la structure géométriquement indéformable. En outre, les haubans sont disposés de façon symétriques par rapport au plan XZ. Les points d'encrage des haubans sur la base peuvent différer pour une optimisation structurelle ou fonctionnelle. Les deux haubans avant ou les deux haubans arrières peuvent être amenés à se croiser en se chevauchant ou au travers d'un dispositif de reprise d'effort 15 croisés. Pour de raisons d'optimisation structurelle, d'autres haubans peuvent être ajoutés. Le dispositif de contrôle de l'angle horizontal des plans de voilure par rapport à la base (figure 3) peut se faire de manière avantageuse en couplant les deux plans de voilure 20 par une barre de couplage (14), de façon à ce que l'angle horizontale de l'un des plans de voilure avec la base soit interdépendant de l'autre. La barre de couplage est conçue pour travailler en compression. Les points d'attache de cette barre sont des articulations et peuvent se situer, par exemple, au niveau des points d'écoute (18) sur les bômes (15) (ou balestrons le cas échéant), de telle manière que la barre de couplage soit parallèle au 25 segment reliant les deux pieds de mât. Deux écoutes (16) symétriques sont disposées de façon que, partant du point d'écoute d'une bôme, une de ces écoutes est renvoyée vers le mât du plan de voilure opposé, pas exemple au niveau du vis de mulet (19), puis vers un organe de contrôle, par exemple un winch captif (5) pouvant être situé dans la base. L'autre écoute part de l'autre bôme et suit le même parcours de façon symétrique. L'action 30 en traction d'une écoute a donc pour effet de modifier l'angle d'ouverture des deux bômes simultanément dans une direction ; l'autre écoute agissant dans l'autre direction. Dans un but d'optimisation du rendement vélique, l'angle horizontal entre les deux plans de voilure (ceux-ci pouvant être parallèles en position neutre) peut être ajusté en faisant par exemple varier la longueur de la barre reliant les deux plans de voilure au moyen d'un vérin (17). Dans le but d'optimiser la position du gréement pour une situation donnée (sous voile, au moteur, au port, etc...) le gréement avec son dispositif de couplage au véhicule (par exemple tel que décrit plus haut) peut être reliée au véhicule par l'intermédiaire d'une structure secondaire, elle-même mobile et pouvant se déplacer selon l'axe longitudinale du véhicule (voir figure 6). Cette structure secondaire (19) peut être réalisée comme une plate-forme rigide de forme sensiblement rectangulaire (vue en plan) sur laquelle est fixée la structure annulaire (6) du dispositif de couplage. Comme détaillé figure 7, la plate-forme est conçue pour coulisser sur deux rails (20) parallèles longitudinaux, solidaires de la structure du véhicule. Les rails ont un section en T dont l'une des face est équipée d'une crémaillère. La plate-forme est équipée de rouleaux (21), positionnés en correspondance des rails, qui assurent la transmission des efforts verticaux et transversaux du gréement au véhicule. La plate-forme est équipée de roues dentées motorisées (22), positionnées en correspondance des crémaillères, qui assurent le contrôle du mouvement de translation longitudinale de la plate-forme, ainsi que la transmission des efforts verticaux et transversaux du gréement. Un système de goupille actionnée par vérin (23) permet de verrouiller la plate-forme dans la position voulue et de transmettre les efforts longitudinaux du gréement au véhicule. Dans le but d'adapter le plan de voilure aux besoins spécifiques du véhicule et de ses éventuelles contraintes (dimensionnelles, fonctionnelles, de stabilité, etc...) un véhicule peut être doté de un ou plusieurs dispositifs de gréements biplans orientables. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux bateaux à voile. Il peut être utilisé pour toutes autres formes de véhicules à propulsion vélique.30 REVENDICATIONS1. Dispositif pour gréement biplan orientable pour la propulsion vélique d'un véhicule 5 comprenant une base (1), des mâts (2), une barre de flèche (3) et des haubans (4) caractérisé en ce que la base (1), les mâts (2), la barre de flèche (3) et les haubans (4) forment un ensemble structurellement indépendant. 2. Dispositif pour gréement biplan selon la revendication 1, caractérisé en ce que la base 10 est dotée d'une moyen de couplage (6) avec le véhicule, transmettant au véhicule les efforts du gréement et autorisant la rotation du gréement sur un axe vertical, le contrôle de cette rotation et son blocage dans une position voulue. 3. Dispositif pour gréement biplan selon la revendication 2 caractérisé en ce que la base 15 intègre les principaux organes de contrôle (5) des éléments mobiles du gréement et de la voilure, ainsi que l'éventuel stockage de l'énergie nécessaire à leur fonctionnement et /ou une alimentation en énergie par un système coaxial en correspondance de l'axe de rotation du gréement, de façon à permettre un angle de rotation illimité du gréement. 20 4. Dispositif pour gréement biplan selon la revendication 3 caractérisé en ce que le contrôle de l'angle d'ouverture des deux plans de voilure est couplé par une barre de couplage (14), dont la longueur peut être rendue variable au moyen d'un système de contrôle, et actionné par la mise en traction alternative de deux écoutes (16) croisées, renvoyées chacune d'elles au mât du plan de voilure opposé. 25 5. Dispositif pour gréement biplan selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que les liaisons « base / mâts », « mâts / barre de flèche », « haubans / mâts » et « haubans / base » sont des articulations, de façon à autoriser une variation de l'orientation des mâts selon leur axe et /ou d'inclinaison des mâts par rapport à la base. 30 6. Dispositif pour gréement biplan selon l'une des revendications 3 à 5 caractérisé en ce que le moyen de couplage rotatif avec le véhicule se fait par l'intermédiaire d'une structure secondaire (19) pouvant se déplacer selon l'axe longitudinale du véhicule et être immobilisée dans une position voulue.