Brevet FR3051434A1 — publié le 20171124

La présente invention concerne un assemblage innovant de pièces formant une aile horizontale de dérive de bateau et son procédé de fabrication associé. Les ailes de dérive de bateau, couramment connus sous la dénomination anglaise foil, sont des pièces qui se placent au bout des dérives et qui par leur forme donnent de la portance au bateau lorsque celui-ci prend de la vitesse. L'effet est que le bateau se soulève au-dessus de son niveau de flottaison et acquière des performances et une maniabilité améliorées. L'invention vise plus particulièrement les foils dit en T, à savoir un bras de dérive également dénommé mât de dérive qui vient se positionner au milieu de l'aile horizontale de dérive sur l'axe de symétrie de l'aile de dérive. Les fouis dit en T, sont adaptés à des types particuliers de bateau : safrans ou dérives principales de multicoques et notamment au monocoques et plus particulièrement à la classe de dériveurs monocoques de courses bien connus sous la dénomination Moth. Un problème majeur qui se pose avec les ailes de dérive existantes tient à leur procédé de fabrication actuel qui génère des coûts importants et de la fragilité, cela avec un champ restreint d'utilisations selon les conditions météos. En effet, à ce jour, les procédés de fabrication des ailes de dérive dites en T, sont bien souvent des procédés artisanaux, notamment 3051434 2 celui bien connus des planchistes et surfeurs, à savoir des procédés de stratification de matériaux composites rigides autour de pain de mousse. Ce procédé de fabrication est hautement artisanal et requiert des compétences d'artisans bien connus dénommés stratifieurs, ou sous l'expression 5 d'origine anglaise couramment utilisée en langage français de shaper. Parfois le cycle de fabrication est même plus lourd sur des pièces plus techniques et soumises à des calculs. Les technologies pour maitriser tous les aspects de l'aile de dérive sont loin d'être acquises. Faute de modèles de calcul fiables, les formes et profils dessinés puis simulés sur ordinateur 10 doivent être testés en condition réelle. La démarche standard pour arriver au produit finit est chronophage et couteuse, cette chaine est antiproductive si l'objectif est de produire rapidement des nouvelles ailes aux formes variées. Les solutions pour fabriquer sont multiples, la plus répandue est de concevoir les moules en 3D puis de les envoyer en usinage, 15 le stratifieur prend ensuite le relais pour fabriquer la pièce. Cette chaine fait appel à 3 métiers, la conception, l'usinage, la stratification. Le temps de conception et de réalisation demande couramment 6 semaines de travail avant de pouvoir les essayer en mer. Dans une démarche de prototypage pour l'innovation, il est nécessaire de diminuer les intermédiaires pour 20 réduire les coûts et le temps de fabrication. La solution proposée est alors d'utiliser des machines de fabrication additive. Généralement les ailes de 3051434 3 dérive sont fabriqués en Carbone avec âme en mousse, le carbone reprend tous les efforts tandis que la mousse n'est absolument pas structurelle, elle est présente pour éviter que les peaux ne se rapproche évitant ainsi le délaminage. Il existe également d'autres procédés de fabrication qui 5 reproduisent le même résultat, à savoir un coeur tendre ou creux et une périphérie enveloppante rigide. Ces procédés sont par exemple des pièces moulées qui sont creuses. Un objet principal de l'invention vise à proposer un assemblage 10 innovant de pièces formant aile de dérive de bateau. Un objet de l'invention vise à améliorer le procédé de fabrication des ailes de dérive en T pour les rendre plus rapides à fabriquer. Un objet de l'invention vise à améliorer le procédé de fabrication des ailes de dérive en T pour les rendre plus économiques à fabriquer. 15 Un objet de l'invention vise à améliorer le procédé de fabrication des ailes de dérive en T pour les rendre plus simples à tester. Un objet de l'invention vise à permettre d'individualiser facilement les caractéristiques hydrodynamiques d'une aile sans avoir à changer l'ensemble de l'aile. 20 Un objet de l'invention vise à proposer une aile qui se monte facilement et rapidement et qui réponde aux contraintes acceptables que 3051434 4 puisse supporter un navigateur du dimanche qui vienne réparer, ajuster, modifier certaines caractéristiques Dans un aspect principal, l'invention vise à industrialiser une partie structurante de l'aide et à l'habiller d'une partie enveloppante sur mesure. La 5 partie structurante apportant notamment les qualités mécaniques de rigidité souhaitées et la partie enveloppante apportant les qualités d'hydrodynamiques spécifiques pour s'adapter aux spécificités du bateau, de la météo, du navigateur. Dans un aspect principal, en coupe, l'invention propose une partie 10 structurante de l'aile qui soit au coeur de l'aile, réalisée partir d'usinage métal. La partie enveloppante est-elle réalisée sur mesure et vient habiller la partie centrale. L'invention inverse donc totalement le paradigme existant des ailes de dérive existantes. Les ailes de dérive existantes reprennent la philosophie de fabrication des planches de surf ou de planche à voile, qui 15 proposent des parties structurantes qui sont sur la périphérie de l'aile au moyen des matériaux composites qui sont stratifiés, tandis que le coeur de l'aile est réalisé en creux ou en mousse légère qui sert juste finalement de support pour stratifier la couche extérieure structurante. L'invention prend le sujet à rebours et propose un coeur d'aile qui soit structurant réalisé en 20 alliage métallique léger, et une périphérie d'aile enveloppante dénommée 3051434 5 enveloppe qui soit réalisée sur mesure en impression 3D et qui vienne s'emboiter sur le coeur structurant rigide. Dans un aspect particulier, le coeur d'aile est lui-même réalisé en plusieurs parties par la superposition de plusieurs plaques de métal 5 spécialement usinées. Dans un aspect particulier, l'enveloppe de l'aile est réalisée en plusieurs pièces qui viennent s'emboiter entre elles ainsi que sur la structure de coeur d'aile. Les pièces de l'enveloppe d'aile sont fabriquées en impression 3D avec du matériau connu de type filament PLA, qui est 10 un acide polylactique qui est un polymère entièrement biodégradable notamment utilisé dans l'emballage. Dans un aspect particulier, l'ensemble de l'aile, coeur d'aile et enveloppe d'aile est ensuite assemblé par vissage. L'invention sera mieux comprise à la lecture du mode particulier de 15 l'invention sur lesquels les figures annexées représentent La figure la représente une vue de haut de la première plaque extérieure de coeur d'aile dite plaque externe haute La figure lb représente une vue de haut de la seconde plaque extérieure de coeur d'aile dite plaque externe basse 20 La figure 1 c représente une vue de haut de la plaque centrale de coeur d'aile dite plaque centrale 3051434 6 La figure 2a représente une vue de haut de la partie externe de l'enveloppe La figure 2b représente une vue de haut de la partie centrale de l'enveloppe 5 La figure 2c représente une vue de profil de la partie centrale de l'enveloppe La figure 3 représente une vue d'ensemble en vue de haut de l'invention 10 La figure 1 a représente une vue de haut de la première plaque extérieure de coeur d'aile dite plaque de coeur externe haute (11), qui comprend des réservations pour le passage de vis (16) pour la fixation des trois plaques de coeur entre elles, des réservations d'emplanture (17) pour créer le volume intérieur de l'emplanture. 15 La figure lb représente une vue de haut de la seconde plaque extérieure de coeur d'aile dite plaque externe de coeur basse (12) qui comprend des réservations pour le passage de vis (16) pour la fixation des trois plaques de coeur entre elles, des réservations d'emplanture (17) pour créer le volume intérieur de l'emplanture. 20 La figure 1 c représente une vue de haut de la plaque centrale de coeur d'aile dite plaque de coeur centrale (10) qui comprend des réservations pour 3051434 7 le passage de vis (16) pour la fixation des trois plaques de coeur entre elles, des réservations d'emplanture (17) pour créer le volume intérieur de l'emplanture, des réservations (18) pour la fixation de l'enveloppe (20). Les trois plaques de coeur (10, 11, 12) sont ensuite assemblées 5 ensemble au moyen de vis boulonnés forment une structure de coeur rigide. Les trois plaques sont préférentiellement réalisées en matériau INOX. Leur épaisseur est de quelques millimètres. L'intérêt de ce mode de fabrication est qu'il permet de réaliser une structure de coeur qui soit rigide, économique, réalisée à partir de trois matériaux de base qui sont 10 économiques et automatiques à fabriquer, à savoir de la tôle découpée. L'assemblage formant un coeur en volume qui forment l'aile pour la portance et son emplanture pour venir y solidariser le bras de dérive. On pourrait dire que la plaque de coeur centrale (10) qui est longue et reproduit le dessin de l'aile donne la rigidité de l'aile sur sa longueur, tandis que 15 l'assemblage des trois plaques de coeur (10,11, 12) donne essentiellement la rigidité de l'emplanture. Il pourrait être possible de réaliser ce coeur d'aile en une seule pièce mais cela couterait beaucoup plus cher à la fabrication et nécessiterait des machines peu courantes qui sachent travailler le métal sur des volumes 3D de plusieurs dizaines de centimètres de longueur. Comme 20 représenté en figures rubrique 2, l'enveloppe est constitué par l'assemblage de quatre sous parties à savoir une enveloppe externe gauche (21g), une 3051434 8 enveloppe centrale gauche (22g), d'une enveloppe centrale droite (22d), d'une enveloppe externe droite (21d). Ces sous parties d'enveloppe enveloppes comprennent une réservation intérieure creuse (28) qui épouse la forme du coeur de l'aile voir figure 2b et figure 2d, et viennent 5 s'enfiler sur le coeur de l'aile et viennent se fixer à travers des réservations (18) au moyen de visseries sur le coeur de l'aile. Notamment, la figure 2a représente une vue de haut de la partie externe gauche (21g) de l'enveloppe, symétrique de la partie externe droite (21d), la figure 2b représente une vue de profil de la partie centrale gauche (22g) de 10 l'enveloppe, symétrique de la partie centrale droite (22d). Les parties d'enveloppes comprennent des parties complémentaires de façon emboîtement entre elles. Cet emboîtement est notamment clé au niveau de l'emplanture de façon à verrouiller l'assemblage. L'ensemble des parties externes et centrales des enveloppes de l'aile, monté sur l'aile forme une 15 aile à la surface parfaitement lisse. Les visseries sont couramment colmatées de mastic de façon à rendre la surface au niveau de la visserie la plus lisse possible. La figure 3 représente une vue d'ensemble en vue de haut de l'invention qui montre bien comment on peut facilement grâce à l'invention réaliser une aile de toute forme effilée, avec 20 son emplanture centrale (17), et sa surface lisse. En bref, l'invention réalise à partir de l'assemblage astucieux de différentes pièces peu couteuses un 3051434 9 ensemble complet aux caractéristiques hydro mécaniques optimisées, aux formes travaillées complexes, qui se monte rapidement. La présente invention concerne donc un aile de dérive de bateau se fixant à un bras de dérive par une emplanture caractérisée en ce qu'elle est 5 réalisé par l'assemblage d'un coeur d'aile et d'une enveloppe, le coeur d'aile donne la rigidité, il est réalisé en alliage métallique léger, il forme une réservation d'emplanture et il offre une surface d'accroche pour l'enveloppe qui est réalisée par impression 3D et qui vient s'emboiter et se fixer sur le coeur d'aile. 10 La présente invention concerne donc une aile de dérive de bateau caractérisée en ce que le coeur d'aile est réalisé par l'assemblage de trois plaques de métal usinées (10, 11, 12) et superposées solidarisées entre elles. La présente invention concerne donc une aile de dérive de bateau 15 caractérisée en ce que l'enveloppe est réalisée en plusieurs morceaux qui s'emboitent entre eux dont notamment une partie d'enveloppe externe et une partie d'enveloppe interne. La présente invention concerne donc une aile de dérive de bateau une aile de dérive de bateau est une dérive dite en T avec une emplanture qui 20 sépare symétriquement l'aile de gauche à droite. 3051434 10 La présente invention concerne donc un procédé de montage d'une aile de dérive de bateau en T qui comprenne les étapes successives suivantes : - Montage du coeur d'aile par assemblage par vissage de trois plaques (10, 11, 12) de coeur d'aile 5 - Emboîtage des enveloppes centrales gauche et droite (22g, 22d) - Emboîtage des enveloppes externes gauche et droite (21g, 21d) - Vissage des enveloppes centrales et externes sur le coeur d'aile REVENDICATIONS1 - Aile de dérive de bateau se fixant à un bras de dérive par une emplanture caractérisée en ce qu'elle est réalisé par l'assemblage d'un coeur d'aile et d'une enveloppe, le coeur d'aile donne la rigidité, il est réalisé en alliage métallique léger, il forme une réservation d'emplanture (17) et il offre une surface d'accroche pour l'enveloppe qui est réalisée par impression 3D et qui vient s'emboiter et se fixer sur le coeur d'aile. 2 - Aile de dérive selon la revendication 1 caractérisée en ce que le coeur d'aile est réalisé par l'assemblage de trois plaques de métal usinées (10, 11, 12) et superposées solidarisées entre elles. 3 - Aile de dérive selon la revendication 1 caractérisée en ce que 15 l'enveloppe est réalisée en plusieurs sous parties (21g, 21d, 22g, 22d) qui s'emboitent entre eux dont notamment une partie d'enveloppe externe et une partie d'enveloppe interne. 4 - Aile de dérive selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'aile de 20 dérive de bateau est une dérive dite en T avec une emplanture (17) qui sépare symétriquement l'aile de gauche à droite. 3051434 12 5 - Procédé de montage d'une aile de dérive de bateau en T selon les revendications 2 et 3 qui comprenne les étapes successives suivantes : - Montage du coeur d'aile par assemblage par vissage de trois plaques 5 (10, 11, 12) de coeur d'aile - Emboîtage des enveloppes centrales gauche et droite (22g, 22d) - Emboitage des enveloppes externes gauche et droite (21g, 21d) - Vissage des enveloppes centrales et externes sur le coeur d'aile 10