Brevet FR3063276A1 — publié le 20180831

DISPOSITIFS REDUISANT LES FROTTEMENTS DE L'EAU SUR LA CARÈNE DES NAVIRES ET PERMETTANT DE FAIRE COULISSER 2 ELEMENTS SANS FROTTEMENT Etat actuel de la technique : Lorsqu'un navire avance, il est freiné par plusieurs forces : 1 - Le déplacement d'eau. 2 - La vague d'étrave. 3 - Les frottements de l'eau sur la carène. 4 - Les courants. 5- Le vent. 6 - Etc. Les résistances les plus importantes sont les trois premières. L'auteur de la présente invention a récemment déposé un brevet afin de réduire les résistances suivantes : Le déplacement d'eau et la vague d'étrave: Demande de brevet N° 15/02165, enregistrée à l'INPI le 12/10/2015. L'objet de la présente invention est de réduire la résistance causée par les frottements de l'eau sur la carène. Cette forme de résistance est la plus importante après la résistance de vague et la réduire permet de réduire la consommation de carburant du navire. L'auteur de la présente invention part du constat suivant lequel la résistance de l'eau est causée par la différence des vitesses entre l'eau et la carène du navire. En raisonnant par l'absurde : Si l'eau avançait à la même vitesse que le navire, il n'y aurait pas de résistance de frottement. Donc, pour supprimer ou limiter ces frottements, il faut que l'eau et la carène du navire se déplacent à la même vitesse ou que la différence de leurs vitesses soit réduite. Evidemment, il est impossible d'agir sur la vitesse de l'eau. Par contre, il est possible d'agir sur la vitesse des parties du navire en contact avec l'eau. C'est ce que décrit la présente invention. - Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, une des 3 coordonnées géographiques, l'élévation, n'a pas une influence déterminante et n'est donc pas prise en compte. La solution consiste à déplacer les parties du navire en contact avec l'eau à la même vitesse que l'eau. Etant donné que l'eau, si l'on néglige les courants et autres résistances mineures sur lesquelles il est impossible d'agir, est fixe par rapport aux deux coordonnées géographiques: latitude et longitude, il faut que chaque partie du navire en contact avec l'eau conserve ces mêmes coordonnées géographiques. Ainsi, chaque partie du navire en contact avec l'eau et chaque masse d'eau qui lui fait face restent en contact lorsque le navire se déplace. Il n'y a pas de frottement entre l'eau et les parties du navire qui lui font face. Tenant compte de tous les parties préalablement exprimés, l'auteur de la présente invention a imaginé un dispositif intervenant dans la constitution même de la carène du navire et dont l'objet est de supprimer ou de réduire les frottements de l'eau sur le navire. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'auteur de la présente invention propose de recouvrir une partie de la carène, c'est-à-dire placer contre la carène du navire un « doublage» (D), mobile, qui est en contact direct avec l'eau (E). 3063276 2 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les doublages (D) fonctionnent comme les convoyeurs à bandes, appelés aussi « tapis roulants » ou « tapis de course » qui sont des appareils de fitness. 5 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie de ce «doublage» en contact avec l'eau recule par rapport au navire lorsque celui-ci avance. Si cette partie du «doublage» recule à la même vitesse que le navire, mais en sens inverse, elle reste fixe par rapport à l'eau. Ainsi, il n'y a pas de frottement de l'eau sur la carène. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le « doublage » (D) est constitué principalement 10 des 3 parties suivantes : (Figures 1 et 2) : - Une bande sans fin (B) formant une boucle. - Au moins 2 tambours (T) qui entrainent la bande. - Un carter (C) contenant principalement la bande et les tambours et ayant pour objets de maintenir la bande dans une position optimale et de laisser une seule face (Bee) de la bande (B) en contact 15 avec l'eau. Voir (Bee) ci-dessous. On note : La totalité de la bande (B) = La partie de bande (Be) en contact avec l'eau + La partie de bande retour (Bn) située entre le navire (N) et la bande (Be) + La partie de bande en contact avec les tambours (Bt). (Figures 1 et 2). 20 On a : (B) = (Be) + (Bn) + (Bt). On a aussi les égalités: (D) = (B) + (T) + (C) = (Be) + (Bn) + (Bt) + (T) + (C). On note également : Chaque partie des bandes (Be) et (Bn) comporte 2 faces qui sont notées, (Figures 1 et 2): - Pour (Be) : (Bee) pour la face externe et (Bel) pour la face interne. - Pour (Bn) : (Bne) pour la face externe et (Bni) pour la face interne. 25 Ainsi, c'est seulement la face (Bee) de la partie de bande (Be), (et non la carène du navire ainsi que les 3 autres faces de la bande), qui est en contact avec l'eau.. Si le navire se déplace, par rapport aux deux coordonnées géographiques latitude et longitude, à une vitesse (+V) donnée, et si la bande (Be) se déplace à la vitesse (- V) par rapport au navire, chaque 30 partie de la bande (Be) a des coordonnées géographiques fixes. Les masses d'eau qui sont en contact avec ces parties de la bande (Be) ayant forcément des coordonnées géographiques fixes, chaque partie de la bande (Be) reste en contact avec la même masse d'eau. Il n'y a donc pas de frottements entre l'eau et la bande (Be). Selon un autre mode de réalisation de l'invention, dans une configuration intermédiaire, si (+V) est 35 la vitesse du navire, et si, par rapport au navire, la vitesse de la bande (Be) en contact avec l'eau est (Vi), avec (Vi) comprise entre (0) et (- V), la différence des vitesses entre l'eau et la bande est [(+V) - (Vi)]. La différence des vitesses de l'eau et de la bande est comprise entre (0) et (V), inférieure à ce qu'elle serait avec un navire non équipé de la présente invention. Même si la bande tourne à vitesse réduite, l'invention permet de réduire les frottements de l'eau. 40 On note aussi : Si, par rapport à des coordonnées géographiques, - La vitesse de l'eau est (0), - La vitesse du navire est (+V), - La vitesse de la bande par rapport au navire est (-V), - Par rapport à des coordonnées géographiques, la vitesse de la bande (Be) en contact avec l'eau est (0) et la vitesse de la bande côté navire (Bn) est (+2V). 3063276 3 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et compte tenu du fait que la carène d'un navire n'est pas constituée uniquement de surfaces planes, ce « doublage » est fractionné en plusieurs « doublages élémentaires » dont chacun a la forme d'un rectangle le plus plan possible. Les doublages sont disposés préférablement contre certaines parties les plus planes de la carène du 5 navire : Les flancs et le fond. En particulier, les flancs et le fond des porte-conteneurs sont approximativement plans. (Figure 3, vue de dessus ; Figure 4, vue du côté bâbord et Figure 5, vue de dessous). Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, il n'est pas nécessaire que la totalité de la carène soit doublée : le doublage (D) peut se limiter à certaines parties de la carène, particulièrement 10 les parties les plus grandes et les plus planes. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, les doublages sont les plus jointifs possibles afin de ne pas alterner les doublages et les parties de carène non doublées, car cette alternance provoquerait des turbulences de l'eau. 15 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les bandes peuvent ne pas être parfaitement planes et être incurvées vers l'extérieur ou vers l'intérieur afin de s'approcher au mieux de la forme de la carène. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et afin de ne pas induire des frottements 20 parasites entre la «bande» et l'eau, le «doublage» (bandes, tambours, et éventuels accessoires), est contenu dans un carter (C) le plus étanche possible ayant la forme approximative d'un cylindre aplati; (Figure 6) . Selon un mode de réalisation de l'invention, le carter (C), (Figure 6) s'intègre au maximum dans le 25 profil de la carène : (Figure 3). Il est constitué : - Du côté extérieur, par la partie de la bande (Be) en contact avec l'eau. - Pour les autres côtés, par la carène du navire. 30 Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le carter (C) est constitué : - Du côté extérieur, par la partie de la bande (Be) en contact avec l'eau. - Pour les autres parties : par une enveloppe étanche, préférablement insérée dans la carène. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la partie de bande en contact avec l'eau (Be) et la partie de la bande (Bn) proche du navire sont proches l'une de l'autre afin de minimiser le volume 35 occupé par le doublage (D). Dans ce but, la partie de bande en contact avec l'eau (Be) est la plus plane possible tandis que la partie de la bande (Bn) située entre (Be) et la carène (Cq) est la plus proche possible de (Be) et des tambours (T). Ainsi, le volume occupé par le carter, qui contient surtout de l'air sous pression, est minimisé alors que volume utile du navire est maximisé : (Figure 7). Des guides, préférablement cylindriques (G) permettent à la bande (Bn) de changer de direction à 40 proximité des tambours. (Figure 7). Selon un mode de réalisation de l'invention, le carter étanche (C) est rempli d'air (A) sous pression. Cet air sous pression a plusieurs fonctions : - Eviter que l'eau qui s'infiltrerait dans le carter freine la bande (B). Ainsi, seule la face (Bee) de la bande (Be) est en contact avec l'eau ; cette face n'est pas freinée puisque elle reste en contact 45 permanent avec la même masse d'eau. Les 3 autres faces de la bande étant en contact avec l'air contenu dans le carter et seulement avec l'eau infiltrée non évacuée, la bande est très peu freinée. 3063276 4 - S'opposer à la pression de l'eau qui s'exerce sur la face externe (Bee) de la bande et qui pourrait la déformer. - S'opposer à l'entrée de l'eau qui pourrait passer au travers des joints. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le nettoyage de la bande est facilité: Un 5 « balai », fixe ou rotatif, est placé perpendiculairement à la bande, préférablement dans l'eau. Comme la bande avance, les impuretés n'ont pas le temps de se fixer et sont détachées lorsqu'elles rencontrent le balai. Cette opération peut être effectuée en continu ou à la demande, lorsque le navire avance. Ainsi, la durée d'immobilisation du navire pour maintenance est réduite. Selon un mode de réalisation de l'invention, en inversant le sens de rotation de la bande, on 10 provoque le freinage du navire puisque on augmente les frottements. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un dispositif, appelé ici « Translateur à billes » (Tb) ou « Translateur à cylindres » (Tc), est placé entre deux éléments quelconques et permet de les maintenir solidairement (Figures 8, 9, 10 et 11), tout en leur permettant de coulisser sans frottement l'un par rapport à l'autre. 15 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, ces « Translateurs » sont constitués de 3 éléments principaux : - Un rail, élément fixe ou mobile : (RO. - Un élément mobile par rapport au rail : (Rm). 20 - Des billes (Bi), (Figures 8 et 10) ou des cylindres (Cy), (Figures 9 et 11), placés entre le rail (Rf) et l'élément mobile (Rm), qui font la liaison entre ces 2 éléments ci-dessus, et permettent de les maintenir solidairement ensemble et de les faire coulisser sans frottements. Pour limiter les torsions de (Rm), les billes ou les cylindres sont placés préférablement par paires. Les figures 8 et 9 montrent des billes et des cylindres placés suivant une ligne. 25 La figure 10 montre des billes (ou des cylindres) placés suivant un plan (2 dimensions). La figure 11 montre une configuration où des cylindres (ou les billes) sont placés dans un espace à 3 dimensions. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, lorsque la partie mobile (Rm) du translateur coulisse par rapport au rail (Rf), les billes ou les cylindres tournent. Chaque bille ou chaque cylindre 30 est en contact, sans frottements, simultanément et en permanence, avec les deux parties, (Rf) et (Rm). De cette façon, les deux éléments du translateur : (Rf) et (Rm) ne sont pas directement en contact, et il n'y a donc pas de frottement entre elles. Les billes et les cylindres sont disposées suivant deux dimensions, ou mieux, suivant trois 35 dimensions afin de permettre une translation plus régulière et éviter tout phénomène de torsion de la partie mobile (Rm) par rapport au rail (Rf) ; (Figures 8, 9, 10 et 11). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le rail (Rf) est constitué de 2 sous parties qui permettent, lors de sa fabrication ou de réparations, d'y insérer la partie mobile (Rm) ainsi que les 40 billes ou les cylindres. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, pour permettre à la bande (B) du navire de coulisser par rapport au carter (C), des translateurs réunissent ces deux parties. Un rail (Rf) est fixé sur chacun des deux pourtours du carter (C). Les parties mobiles des translateurs (Rm) sont fixées à la bande (B). (Figure 6). 3063276 5 Selon un mode de réalisation de l'invention, un calculateur assure l'avancement régulier de la bande par rapport aux rails (B) et optimise sa vitesse de déplacement en fonction de la vitesse du navire. 5 Selon un mode de réalisation de l'invention, les translateurs décrits dans la présente invention peuvent être utilisés dans tous les cas où un élément mobile doit coulisser linéairement avec un autre élément, sans provoquer des frottements importants, tels les trottoirs roulants ou les escaliers mécaniques. 10 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des joints (1) assurent l'étanchéité entre le carter (C) et la bande (B). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, des pompes évacuent l'eau infiltrée dans le carter. 15 REVENDICATIONS: 1 - Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires, caractérisé en ce que certaines parties de la carène ne sont pas directement en contact avec l'eau. Ces parties sont recouvertes d'un « Doublage », principalement constitué de larges bandes sans fin mobiles placées contre les flancs et/ou au-dessous des navires. Ces bandes sont situées au plus près de la carène, parallèlement au navire et orientées longitudinalement par rapport à celui-ci. Ce sont ces bandes qui sont en contact avec l'eau. Un seul côté de la bande se trouve en contact avec l'eau. L'autre côté se trouve près du navire. La bande tourne de telle sorte que son côté en contact avec l'eau se déplace dans le sens contraire à celui du navire et préférablement à la même vitesse exprimée en valeur absolue. Ainsi, chaque partie de la bande en contact avec l'eau est géostationnaire par rapport à des coordonnées géographiques. L'eau qui lui fait face étant également géostationnaire, il n'y a pas de frottement entre l'eau et le navire. L'optimum est obtenu lorsque la vitesse de la bande est égale, en valeur absolue, à la vitesse du navire, mais en sens inverse. (Vitesse de la bande du côté de l'eau) = (- Vitesse du navire). La vitesse de défilement de la bande est réglable afin de s'adapter aux différentes situations, en particulier à la vitesse du navire. 2 - Dispositif appelé ici « Translateur à billes » ou « Translateur à cylindres », permettant de faire coulisser linéairement un élément par rapport à un autre élément sans occasionner de frottements, caractérisé en ce qu'il est constitué : - D'un rail qui peut être fixe ou mobile. - D'une partie, mobile par rapport au rail, qui coulisse le long de ce rail sans avoir de contact direct avec lui. - De billes ou de cylindres disposés entre le rail et la partie mobile. Ces billes ou ces cylindres tournent sans frottements, en s'appuyant simultanément sur le rail et sur la partie mobile. Le rail peut être composé de 2 sous-ensembles, afin de permettre l'insertion, lors de la fabrication des translateurs, des parties mobiles, des billes ou des cylindres. 3 - Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans une configuration intermédiaire, si la vitesse du navire est (+V), la vitesse (Vi) de la bande du côté de l'eau peut varier entre (0) et (- V). Dans ce cas, les frottements de l'eau contre la bande sont d'autant moins importants que cette vitesse (VI) est proche de (-V). 4 - Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande sans fin est actionnée par au moins deux tambours. Elle est constituée d'un matériau robuste et flexible afin de pouvoir supporter les forces centrifuges au niveau des tambours ainsi que la pression exercée par l'eau. 5 - Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bande et les tambours sont contenus dans un carter dont l'étanchéité est assurée par des joints. Le carter est limité, d'un côté, par la partie de la bande en contact avec l'eau et pour les autres parties (côtés, dessous, dessus), soit par la carène du navire, soit par un cloisonnement ajouté. Pour les raisons suivantes, le carter étanche est rempli d'air sous pression : - A l'intérieur du carter, la bande est seulement en contact avec de l'air ; elle n'est pratiquement pas freinée. 3063276 7 - L'air sous pression s'oppose aux déformations de la bande que pourrait provoquer la pression de l'eau. Des pompes évacuent par les parties basses du carter l'eau qui se serait infiltrée. - Le carter n'étant pas parfaitement étanche, l'air sous pression réduit l'entrée d'eau à l'intérieur. 6- Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires, selon la revendication 1, 5 caractérisé en ce que le doublage peut être fractionné en plusieurs doublages élémentaires préférablement jointifs, et en ce que les doublages situés sur les flancs du navire peuvent avoir leur partie supérieure au-dessus de la ligne de flottaison afin de réduire les infiltrations d'eau dans les carters. 7- Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires, selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que le volume occupé par le doublage est réduit au minimum et s'insère dans la carène qui occupe au maximum l'espace non utilisé par le doublage.. Ainsi, la bande en contact avec l'eau, est préférablement plane et dans l'alignement de la carène, tandis que la partie de la bande retour, la plus proche du navire, est maintenue près de la bande en contact avec l'eau et des tambours au moyen de guides préférablement cylindriques. 15 8 - Dispositifs appelés ici « Translateur à billes » et « Translateur à cylindres » permettant à 2 éléments de coulisser linéairement l'un par rapport à l'autre sans frottement. Il est constitué par : - Un rail, élément fixe ou mobile : (Rf). - Un élément mobile par rapport au rail : (Rm). 20 - Des billes (Bi), (Figures 8 et 10) ou des cylindres (Cy), (Figures 9 et 11), placés entre le rail (Rf) et l'élément mobile (Rm) qui font la liaison entre les 2 éléments (Rf) et (Rm) ci-dessus, permettent de les maintenir solidairement ensemble et de les faire coulisser sans frottements. 9 - Dispositif réduisant les frottements de l'eau sur la carène des navires selon les revendications 1,2 et 8, caractérisé en ce que, afin de permettre le mouvement de translation de la bande sans la 25 désolidariser de la carène ou du carter, des « Translateurs à billes » ou des « Translateurs à cylindres » assurent la jonction entre ces deux éléments de la façon suivante: - Le rail est fixé sur chacun des 2 pourtours du carter, ou de la partie de carène qui contient le doublage. - Les éléments mobiles des translateurs sont fixés sur les bords de la bande. 30 - Les billes ou les cylindres placées entre le rail (Rf) et les éléments mobiles (Rm) permettent à ceux- ci de se mouvoir sans frottement en suivant les limites extérieures du carter ou de la partie de carène qui contient le doublage. 10 - Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le nettoyage de la bande est automatisé : 35 Un « balai », fixe ou rotatif, est placé perpendiculairement à la bande, préférablement dans l'eau. Comme la bande tourne, les impuretés n'ont pas le temps de se fixer et sont détachées lorsqu'elles arrivent en contact avec le balai. Cette opération peut être effectuée en continu ou à la demande, lorsque le navire avance. Ainsi, la durée d'immobilisation du navire pour maintenance est réduite. 40 3063276 10 LEGENDE : Dans l'ordre alphabétique : - (A) : Air. - (B) : Bande entière = (Be) + (Bn) + (Bt). 5 - (Be) : Partie de la bande, côté eau. - (Bei) : Face interne de (Be) : A l'intérieur de la boucle. - (Bee) : Face externe de (Be) : A l'extérieur de la boucle. - (Bi) : Billes des translateurs à billes. - (Bn) : Partie de la bande, côté navire. 10 - (Bne) : Face externe de (Bn) : A l'extérieur de la boucle. - (Bni) : Face interne de (Bn) : A l'intérieur de la boucle. - (Bt) : Partie de la bande, près des tambours d'entrainement. - (C) : Carter. - (Cc) : Partie du carter proche de la carène. (Figure 6). 15 - (Cq) : Carène. - (Cy) : Cylindres des translateurs à cylindres. - (D) : Doublage = (B) + (T) + (C). - (E) : Eau. - (G) : Guides de la bande, à l'intérieur du carter. 20 - (1) : Joints assurant l'étanchéité entre le carter et la bande. - (Lf) : Ligne de flottaison. - (N) : Navire. - (Rf) : Rail ; partie fixe des translateurs ; pour les navires, fixée au carter ou à la carène. - (Rm) : Partie mobile des translateurs ; pour les navires, fixée à la bande. 25 - (T) : Tambours d'entrainement de la bande. - (Tb) : Translateurs à billes. - (Tc) : Translateurs à cylindres. - ---> ou ou