Brevet FR3080090A1 — publié le 20191018

ABREGE Système constructif d'une coque d'embarcation gonflable rigide. L'invention permet de réaliser des embarcations plus légères en dissociant la besoin de flottabilité, ici obtenue par gonflage et la rigidité structurelle de l'embarcation obtenue par une poutre rigide Système constructif d'une coque d'embarcation gonflable rigide caractérisé en ce qu'il comprend premièrement une poutre (1) dimensionnée pour résister aux efforts structuraux auxquels elle est soumise et deuxièmement une enveloppe torique étanche a l'air (2) que l'on enfile sur la poutre. La partie interne de l'enveloppe (3) reprend la forme de la poutre, la partie externe (4) la forme souhaitée de carène. Le frottement de la partie interne de l'enveloppe une fois gonflée sur la poutre participe au maintient en place de l'ensemble qui forme ainsi une coque résistante et flottante et d'une légèreté remarquable. cette invention s'applique a la construction navale. Figure pour l'abrégé : Fig.1 La présente invention concerne un système constructif d'une coque d'embarcation caractérisé en ce qu'il marie flottabilité et rigidité. Traditionnellement, ces deux caractéristiques sont incompatibles et les solutions actuelles sont pénalisante en particulier en terme de poids. L'invention apporte un systeme constructif qui permet d'obtenir des embarcations gonflables rigides et légères . Les coques sont calculées pour résister aux différents efforts appliqués sur la même coque en navigation. On peut distinguer les efforts auxquels est soumis la structure : flexion, torsion, compression, cisaillement, des chocs de la mer sur les flancs de la coque ( poinçonnement) . Le dimensionnement de l'épaisseur de la coque est sur certaines parties imposé pour résister aux chocs et non pas pour des raisons structurelles. Ceci a pour conséquence de rajouter de la matière et du poids a l' embarcation. Le système constructif présenté élimine cette contrainte pour tout type de coque dont on n'utilise pas l'espace intérieur. Ainsi l'invention répond de manière innovante a l'un des critères essentiels de l'architecture navale qui est ce que l'on appellera « la chasse au poids ». Diminuer le poids d'une coque permet de diminuer le déplacement et donc l'énergie nécessaire pour la faire avancer. Les coques servent généralement de logement ou d'espace de rangement mais il existe des embarcations dont le volume intérieur de la, des coque(s) n'est pas utilisé, ce type de coque répondant 2 simplement a la nécessité de flottabilité de l' embarcation. C'est ce type de coque qui représente le champ d'application de l'invention. L'une des solutions cherchant a diminuer le poids des embarcations a été de fabriquer des embarcations pneumatiques . Celles- ci permettent en effet de répondre aux chocs sur une coque grâce a la pression a l'intérieur du boudin et non pas par l'épaisseur de la paroi de ladite coque. Utiliser la pression de l'air ou d'un autre gaz pour résister au choc de la mer est une solution très utilisée et avantageuse en terme de poids. Cependant, appliquée tel qu'on le fait dans l'industrie nautique, elle a ses limites : Les boudins gonflables n'ont pas de rigidité longitudinale ni même latérale importante aussi , pour arriver à un niveau de performance minimum, les embarcations pneumatiques ont été dotés d'un fond rigide pour donner la rigidité nécessaire et éviter la déformation des boudins. La solution du bateau semi-rigide a grandement supprimé l'avantage de légèreté du pneumatique . Notre système constructif apporte une réponse innovante et particulièrement pertinente pour ce type de embarcation. Ce même avantage se retrouve sur tous les embarcations non habitables. L'invention répond aux inconvénients du pneumatique à fond rigide en proposant, dans ce cas d'application, un pneumatique catamaran dont les coques sont constituées de boudins- tube gonflables rigides. Pour cela, notre système constructif comprend premièrement, une poutre dimensionnée pour résister aux efforts structuraux auxquels elle est soumise et deuxièmement, une enveloppe torique étanche a l'air que l'on enfile sur la poutre. La partie interne de l'enveloppe reprend la forme de la poutre, la partie externe la forme souhaitée de carène. Le frottement de la partie interne de l'enveloppe une fois gonflée sur la poutre participe au maintient en place de l'ensemble qui forme ainsi une coque résistante et flottante et d'une légèreté remarquable. les dessins annexés illustrent l'invention. la figure 1 représente de manière schématique une vue de face, la figure 2 une vue de coupe. En référence a ces dessins, la poutre-âme rigide (1) est insérée a l'intérieur du boudin torique (2), la paroi interne (3) étant plaquée contre le tube lorsque le boudin est en pression, la paroi externe du boudin torique(4) reprenant la forme de la carène. l'espace entre la paroi interne( 3) et la paroi externe (4) représente le volume de flottabilité. Nous disposons ainsi d'un boudin gonflable rigide. En reliant deux boudins rigides gonflables, on obtient un catamaran qui répond aux mêmes utilisations qu 'un pneumatique a fond rigide tel que cela existe aujourd'hui sans avoir besoin de fond rigide qui , par son poids, enlève les avantages originels du bateau pneumatique. 3 Plus généralement, l'innovation s'applique aux coques de navire dont on le volume intérieur des coques n'est pas utile mais pour lesquelles on recherche un poids minimum pour un volume de flottabilité et de résistance donnée . Ainsi, dans son concept l'invention traite avantageusement de manière différente les contraintes structurelles des contraintes liées a la flottabilité. En effet, jusqu'a présent, on conçoit une poutre creuse qui répond a toutes les contraintes en offrant un volume de flottabilité. L'innovation consiste a séparer la partie structure et la partie flottabilité, chacune d'entre elle répondant aux contraintes qui lui sont propres. L' invention consiste a recouvrir une poutre structurelle d'un boudin gonflable torique pour ajouter la flottabilité. la poutre, appelée aussi l'âme rigide répond aux efforts de structure, la partie gonflable, appelée aussi l'enveloppe, répond a la flottabilité, la pression de gonflage de l'enveloppe répond au niveau de déformations acceptable dans la mer. Pour cela nous réalisons une enveloppe gonflable non pas cylindrique niais torique et insérons la partie résistante (âme) à l'intérieur du tore gonflable : le boudin rigide ainsi constitué est gonflé a une pression suffisante qui offre a la fois la flottabilité et l'absorption par déformation momentanée aux chocs (poinçonnement) La poutre structurelle nommée aussi l'âme est d'abord calculée pour résister mécaniquement aux efforts soumis. Nous prendrons pour exemple la réalisation d'une coque de flotteur de catamaran / trimaran. Nous ne prendrons pas en compte dans l'exemple les renforts nécessaires pour la fixation des bras. Pour réaliser l'âme, de manière simplifiée, on pourra utiliser un tube creux dont le diamètre et l'épaisseur de paroi soit suffisant pour résister aux contraintes structurelles appliquées sur la coque. ce tube servant de poutre ne sera pas optimisé puisqu'il sera calculé sur une résistance a la plus forte contrainte. C'est cependant une solution simple de réalisation. Si, maintenant, on cherche a optimiser la légèreté de l'ensemble, la poutre sera calculée selon les lois de la mécanique pour résister aux contraintes qui sont variables en chaque point. Typiquement, les efforts seront plus important au milieu et donc la poutre sera plus résistante a cet endroit. Si la forme aboutie présente des angles vifs, elle pourra être recouverte d'un "remplissage de matière ", comme par exemple une mousse a cellule fermée a laquelle on donnera une forme adaptée a recevoir la peau interne du tore gonflable. On pourrait également envisager, dans le cas d'une âme creuse, d'utiliser le volume libre pour, par exemple, installer des batteries, dans le cas d'un embarcation a propulsion électrique. Concernant le boudin torique, on réalise le tore par découpe d'une feuille de PVC ,Hypalon ou tout autre matière flexible étanche a l'air. L'une des méthodes de réalisation explicite commencera par la découpe dans une feuille du matériaux choisi dont la longueur sera double de la longueur finale du Boudin torique. 4 L'homme de l'art pourra aussi choisir de rassembler des pièces découpées différemment si cela par exemple lui est utile pour avoir une forme spécifique ou une épaisseur différente sur la longueur plusieurs matériaux différents , le principe étant de créer un anneau circulaire gonflable entre un enveloppe qui va se plaquer contre l'âme et une enveloppe externe qui donnera la forme de carène en contact avec l'eau, l'anneau gonflable ayant un volume correspondant a la flottabilité recherchée. Dans la largeur, la découpe sera faite selon les calculs de largeur basés sur , pour la partie interne du tore, le développé de l'âme résistante et pour la partie extérieur, le développé de la carène dessinée. La partie interne de l'enveloppe gonflable enfilée sur la poutre reprendra les formes de la poutre : en développant la forme de la poutre, on obtient une découpe plate a largeur variable du tissus reprenant le périmètre a l'endroit donné de la poutre: cette partie servira à faire le boudin intérieur . Dans le prolongement en longueur de la feuille , on dessine a plat la forme de carène sur ce qui sera le boudin extérieur du canot. On réunit par collage ou tout autre méthode, la feuille dans sa largeur pour former un cylindre ouvert aux deux extrémités. on enfile ensuite une extrémité dans le cylindre jusqu'a rejoindre l'autre extrémité et on réunit les deux extrémités. On obtient ainsi un tore qui pourra être enfilé sur l'âme puis gonflé .11 est a noter que selon la découpe, la partie annulaire ne sera pas centrée en fonction de la hauteur recherchée pour l'âme a enfiler dans le tore. Les découpes se feront avec les marges nécessaires pour que la partie interne puisse s'enfiler facilement sur l'âme et également pour tenir compte du chevauchement des tissus lors de leur réunion par collage ou autre. Ainsi, de manière très avantageuse, on peut donner une forme de carène prédéfinie au boudin gonflable. la coque ainsi réalisée n'est pas géométriquement parfaitement cylindrique comme les boudins d'un zodiac mais bien de la forme choisie comme si elle avait été réalisée sur un moule. Dans la mesure ou on le souhaiterait , pour des raisons de design, de finition ou de coefficient de friction moindre, le boudin gonflable pourra être recouvert d'une sur-peau rigide ou en "écaille de tortue"( partie rigide réunie par une partie élastique). Dans le cas ou la sur peau est rigide, celle ci sera d'épaisseur faible dans la mesure ou elle n'aura pas de fonction de résistance, ce sera toujours l'enveloppe gonflée qui présentera la résistance a la mer. L'homme de l'art pourrait même envisager des variations de forme de la coque pour mieux s'adapter aux conditions de mer a un instant T en variant la pression de gonflage du, des tore (s). Ce système constructif apporte également un autre avantage très important : une coque rigide ne se déforme pas aux chocs a la mer . Dans notre cas, le boudin gonflable peut se déformer ( la déformation est réglable avec la pression dans le tore) et ainsi absorber les chocs alors que l'âme reste une partie structurelle rigide. On rajoute donc un amortissement des chocs dus a la mer. La déformation absorbe de l'énergie, cet avantage permet aux architectes de revoir les calculs de dimensionnement structurels et une fois encore de diminuer le poids de l'ensemble. 5 Pour réaliser un assemblage de plusieurs coques, une solution est calculer la longueur du boudin torique légèrement inferieure a la longueur de la poutre, le boudin une fois enfilé sur la poutre va laisser les deux extrémités de la poutre accessible. Cela permet d'accrocher par exemple des bras perpendiculaire qui vont aller rejoindre un deuxième flotteur dans le cas d'un catamaran et/ ou l'ajouter aux extrémités du flotteur une étrave en dur ou un safran a la poupe, également de réaliser une liaison a l'arrière du catamaran sur lequel pourra être fixé un moteur. De manière plus générale, dans le cas d' embarcation multicoques ou l'on relie les coques par des liaison rigides du type bras de liaison, on a besoin de réunir le dit bras a la partie structurelle de la coque flotteur, aussi, pour pouvoir atteindre la partie rigide insérée dans le tore pour, on recouvrera l'âme rigide non pas d'un seul tore mais d'une succession de tores enfilés sur l'âme. Ainsi, entre chaque tore, nous aurons accès a l'âme rigide pour réaliser la jonction avec les bras de liaison. cette partie pourra être recouverte d'un carénage rigide entre les tores gonflables. appliquée aux monocoques dériveurs ou quillard, cette solution de plusieurs tores successifs permet d'attacher une quille ou même un mat a la poutre-âme de la coque. Grace a ce système constructif, on limite ainsi le poids de la structure nécessaire pour résister aux efforts structurels sans ajouter de plaque épaisse péri métrique pour résister aux chocs. En variant la pression de gonflage d'un tore par rapport à un autre, on peut aussi faire varier l'absorption des chocs par déformation aux endroits choisis. L'invention permet également d'imaginer une étrave qui pourrait amortir les chocs subis par la coque a la rencontre des vagues. On pourrait tout a fait réaliser une pointe avant d'étrave en dur avec son âme propre coulissant sur l'âme rigide principale et d'un tore gonflé a la pression voulue pour s'écraser et donc absorber les chocs. L'importance de l'absorption des chocs a la mer est un avantage de l'invention que l'homme de l'art saura apprécier. En diminuant les chocs, on diminue les contraintes de résistance et donc l'échantillonnage de la poutre rigide. L'invention s'applique par exemple parfaitement pour la construction d'un tout nouveau type de RIB Rigid Inflatable Boat) . Cela permet de supprimer le fond rigide et donc de réduire non seulement le poids de l'ensemble mais aussi la surface mouillée et donc de changer totalement la traînée du canot et ainsi réduire la puissance nécessaire pour une vitesse donnée. La forme rigide (qui sort du tore à l'avant et a l'arrière ) permet de fixer à l'avant et a l'arrière deux bras de jonction qui permettent de relier les coques pour faire un catamaran. Le pliage est également possible si on fait un système de bras a fixation rapide ou un système de pliage par déformation du parallélépipède ( axe + équerre). la légèreté de l'ensemble permet d"envisager l'installation de foils qui seraient dans ce cas la parfaitement justifiés. L'innovation s'applique également aux coques des embarcations performantes dans lesquels l'habitabilité n'est pas le critère premier. Dans la chasse au poids, on est limité par la résistance au choc 6 des carènes. L'épaisseur de la coque ne peut pas être diminuée car elle doit résister aux impacts. Avoir une coque gonflable sur une âme résistante permettra de gagner du poids. L'invention toujours dans le domaine des embarcations de loisirs multicoques a aussi son application. Généralement, on utilise les coques pour les cabines et une nacelle pour le carré . certains multicoques osent la partie habitable sur le pont. Sur une certaine taille de embarcation, l'esthétique est acceptable et la simplicité de construction est grandement améliorée. L'invention qui consiste donc a séparer les fonctions structurelles de la fonction flottabilité ouvre des perspectives encore plus importantes sur les embarcation munis de Foils ou les volumes de flottabilité ne se justifient a l'extrême que par la sécurité en cas de « non vol ». en revanche le poids est une donnée cruciale dans ce type de embarcation. Il existe des fabricant qui ajoutent des foils a des embarcations rigides. l'invention REVENDICATIONS: 190 1. Élément structurel flottant caractérisé en ce qu'il comprend premièrement une âme résistante aux efforts de structure auxquels est soumis ledit élément et deuxièmement d'au moins une enveloppe étanche a l'air dont le développée sur la moitie de sa longueur reprend en largeur le périmètre de la forme de l'âme pour être enfilée dessus et d'une autre demi longueur dont la largeur prend une forme libre pour réaliser une carène. La longueur est réunie de manière 195 étanche pour former un cylindre . l'extrémité de la demi longueur est ensuite enfile sur elle même pour rejoindre l'autre extrémité a laquelle elle est réunie. On obtient ainsi un boudin torique qui est enfilé sur l'âme puis gonflée. L'ensemble constitue une coque gonflable rigide. 200 2. Élément structurel selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme est une poutre de forme ou d'enveloppe convexe parallélépipédique variable sur sa longueur . 3. Élément structurel selon la revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une âme rigide calculée pour reprendre les efforts de structure et insérée a l'intérieur d'un ou plusieurs 205 tores gonflables assurant la flottabilité. l'espace entre deux tores successifs pouvant être utiliser pour fixer sur l'âme d'autres éléments. 4. Coque d' embarcation selon les revendications précédentes caractérisé en ce que la longueur totale du(des tores) enfilé(s) sur la poutre est inferieure a la longueur de la poutre laissant ainsi 210 sortir l'âme pour permettre la fixation d'autres éléments a ses extrémités. 7 5. Coque d' embarcation selon les revendications précédentes caractérisée en ce quelle comporte une partie étrave rigide fixée sur la poutre, l'extrémité adjacent du boudin torique s'appuyant sur ladite étrave. 215 6. coque d' embarcation selon selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu' elle une partie servant de safran fixé sur l'arrière de la poutre. 7. Boudin gonflable selon les revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est recouvert 220 d'une sur-enveloppe rigide ou semi rigide non résistante, déformable pour absorber les chocs dans la mer ou changer la forme de carène par simple variation de pression. 8. Découpe selon les revendications précédentes caractérisé en ce que,pour réaliser un boudin gonflable torique, on utilise une feuille étanche a l'air dont la longueur est égale au double de la 225 longueur du boudin torique et dont la largeur est, sur une moitie de la longueur, inferieure a la largeur sur la deuxième moitie pour permettre le gonflage de l'anneau ainsi réalisé. 9. Âme rigide selon les revendications précédentes creuse caractérisé en ce que le volume libre est utilise pour le stockage de batteries électriques 10. Embarcation de type catamaran selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les deux coques sont reliées par des bras fixés sur les poutres sur les parties non recouvertes par le(s) tore(s) gonflable(s). 230 235 8 REVENDICATIONS : 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Coque d'embarcation caractérisée en ce qu'elle comprend premièrement au moins une âme (1, figure 1) résistante aux contraintes de structure auxquels est soumise ladite coque et deuxièmement au moins une enveloppe a double paroi qui est gonflable et étanche a l'air (2, fig. 1). La paroi interne ( 3, figl) étant en contact avec l'âme précitée et la paroi externe (4, fig 1) étant en contact avec le liquide dans lequel la coque est immergée. L'espace entre la paroi interne et la paroi externe forme le volume de flottabilité de la coque. Coque d'embarcation selon la revendication 1 dont l'âme ( 1, figl) est calculée selon les lois de la mécanique pour résister aux contraintes qui sont variables en chaque point. Coque d'embarcation selon la revendication 1 et 2 dont le développé de la paroi externe de l'enveloppe gonflable ( 4, fig. 1) est calculé de manière a prendre la forme de la carène souhaitée pour la coque une fois gonflée. Coque d'embarcation selon la revendication 1,2 et 3 dont le développé de la paroi interne de l'enveloppe gonflable ( 3, fig.1) est calculé pour prendre la forme de l'âme une fois gonflée et suffisamment adhérer a celle ci par frottement. Coque d' embarcation selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que la longueur totale de l'enveloppe gonflable( 2, figl) est inferieure a la longueur de l'âme ( 1 Fig1 ) laissant ainsi sortir l'âme pour permettre la fixation d'autres éléments de structure comme un bras de liaison, une étrave, une poupe, un safran, un support moteur. Coque d'embarcation, selon les revendications 1 et 2 dont la partie assurant la flottabilité de l'ensemble est faite non pas d'une enveloppe gonflable mais de plusieurs enveloppes gonflables successives laissant ainsi un espace entre deux enveloppe permettant d'atteindre l'âme rigide pour fixer sur cette même âme un autre élément de la structure comme un bras de liaison entre deux coques sans compromettre la flottabilité de l'ensemble. Coque d'embarcation selon l'une des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une étrave rigide fixée a l'extrémité de l'âme correspondant a la proue de ladite coque . Coque d'embarcation selon les revendications précédentes dont la paroi externe ( 4, fig 1) de l'enveloppe est recouverte d'une sur-enveloppe rigide ou semi rigide non résistante, deformable pour absorber les chocs dans la mer ou changer la forme de carène par simple variation de pression de l' enveloppe gonflable a double paroi ( 2 figl).