Brevet FR3085150A1 — publié le 20200228

Description Titre de l'invention : Dispositif de stabilisation de bateau [0001] L'invention concerne les bateaux pourvus d'une aile portante et de dispositifs de sta- bilisation. [0002] Il est connu d'équiper un voilier d'une ou de plusieurs ailes portantes, également appelée « foils » ou « plans porteurs ». Lors du déplacement du voilier, ces ailes portantes sont immergées de sorte à créer une poussée faisant émerger la coque du voilier de l'eau. Un tel voilier, également appelé dans ce cas « foiler », voit ainsi sa surface immergée, également appelée surface mouillée, réduite, de sorte à réduire les frottements de l'eau sur sa coque et donc à diminuer la puissance nécessaire pour atteindre des vitesses élevés. [0003] On a ainsi représenté en figure 1 un voilier de course 1 selon l'art antérieur qui est équipé de deux ailes portantes 2 situées de part et d'autre de sa coque. Par ailleurs, afin de stabiliser ce voilier lors des manoeuvres de navigation, le voilier a été équipé d'un système de lest mobile, dit. de quille pendulaire 3, formé d'un bras oscillant pourvu à son extrémité d'un lest. Lorsque le voilier gite d'un côté, le lest oscille ainsi latéralement de l'autre de côté, de sorte à déplacer latéralement le centre de gravité du bateau, pour augmenter le couple de redressement du voilier et le rééquilibrer. [0004] Cette solution suppose d'avoir plusieurs pièces qui soient immergées, ce qui crée né- cessairement une multiplication des résistances de traînée qu'exerce l'eau sur le voilier, augmentant donc la puissance nécessaire pour atteindre des vitesses élevées. [0005] Il existe donc un besoin pour un voilier équipé d'une aile portante et d'un système à lest mobile permettant de le stabiliser, et qui minimise le nombre de pièces immergées. [0006] L'invention a pour but de répondre à ce besoin. [0007] A cet effet, l'invention propose un bateau comportant une aile portante destinée à être au moins partiellement immergée et un lest de stabilisation, caractérisé en ce que l'aile portante comporte des moyens de montage du lest sur l'aile portante agencés de sorte à ce que le lest soit monté mobile sur ladite aile portante, et en ce que le bateau comporte des moyens de déplacement du lest le long de l'aile portante. [0008] Dc b sorte, les parties immergées du bateau lors de son déplacement se réduisent à l'aile portante seule, de sorte à ce que la résistance de traînée s'en voit minimisée. En outre, le regroupement de l'aile portante et du lest de stabilisation mobile en un seul système permet de simplifier cet équipement et d'en réduire le tout. [0009] Si on le souhaite, le bateau peut comporter plusieurs ailes portantes, dont l'une au moins comporte les moyens de montage du lest sur l'aile portante. Eventuellement, le bateau comporte plusieurs lests de stabilisation mobiles, chaque aile portante comportant des moyens de montage d'un de ces lests de stabilisation. I [0010] Avantageusement, le bateau comporte une coque, l'aile portante étant reliée à une partie inférieure de la coque par un bras s'étendant globalement à l'aplomb de la coque, et l'aile portante s'étendant globalement perpendiculairement à ce bras et transversalement à la coque du bateau. Par exemple, le bras peut s'étendre perpendiculairement à la partie inférieure de la coque, de sorte à ce que l'ensemble bras-aile portante présente un profil général en « T ». En variante, le bras peut s'étendre de façon oblique à la partie inférieure de la coque, de sorte à ce que l'ensemble bras-aile portante présente un profil général en « V ». En variante encore, l'aile portante peut être reliée aux parties latérales de la coque par deux bras s'étendant de part et d'autre de la coque, chaque bras étant relié à une extrémité latérale de l'aile portante. [0011] Avantageusement, l'aile portante est destinée à être complètement immergée lors du déplacement du bateau. Avantageusement encore, les moyens de montage du lest de stabilisation sur l'aile portante sont agencés de sorte à ce que le lest de stabilisation soit complètement immergé lors du déplacement du bateau. [0012] Par définition, l'aile portante présente un bord d'attaque et un bord de fuite, l'écoulement de l'eau le long de l'aile portante s'effectuant depuis le bord d'attaque vers le bord de fuite. Le cas échéant, l'aile portante présente ainsi une face supérieure, appelée extrados, et une face inférieure, appelée intrados, s'étendant chacune depuis le bord d'attaque vers le bord de fuite. Selon un exemple, le profil de l'aile portante, défini par les formes de l'extrados et de l'intrados peut être symétrique selon un plan horizontal ou en variante asymétrique. [0013] Avantageusement, les moyens de montage du lest de stabilisation sur l'aile portante sont agencés sur l'intrados de l'aile portante, de sorte à ce que le lest de stabilisation soit suspendu du côté de cet intrados. De façon alternative ou cumulative, les moyens de montage du lest de stabilisation sur l'aile portante sont agencés sur l'extrados de l'aile portante, de sorte à ce que le lest de stabilisation repose du côté de cet extrados. De façon alternative ou cumulative, les moyens de montage du lest de stabilisation sur l'aile portante sont agencés sur le bord d'attaque et/ou sur le bord de fuite de l'aile portante. [0014] Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de montage du lest de stabi- lisation sont agencés de sorte à ce que le lest de stabilisation soit monté mobile, notamment en translation, sur l'aile portante de sorte à pouvoir se déplacer selon une direction globalement transversale à la coque du bateau, c'est-à-dire perpendiculaire à l'étendue longitudinale de cette coque entre sa poupe et sa proue. Avantageusement, les moyens de montage du lest de stabilisation forment une liaison de type « glissière » entre le lest de stabilisation et l'aile portante. [0015] Préférentiellement, l'aile portante comporte un organe de guidage et un chariot mobile sur lequel est fixé le lest de stabilisation, le chariot mobile étant relié aux 3 moyens de déplacement du lest par une chainc de transmission et dans lequel l'organe de guidage et le chariot mobile forment ensemble les moyens de montage du lest sur l'aile portante, l'organe de guidage et le chariot mobile étant agencés pour coopérer ensemble de sorte à autoriser un mouvement en translation du lest de stabilisation le long de l'aile portante. Lc lest peut être fixé par tout moyen dc fixation au chariot mobile, notamment par des vis, des clips et des crochets. [0016] Avantageusement, l'organe de guidage et le chariot mobile sont agencés pour coopérer ensemble de sorte à autoriser uniquement un mouvement en translation du lest le long de portante, et à interdire tout mouvement selon une autre direction du lest par rapport à l'aile portante. [0017] Eventuellernent, l'organe de guidage s'étend sur une majeure partie de la longueur de l'aile portante, notamment sur la totalité de la longueur de l'aile portante, de sorte à ce que le chariot mobile puisse se déplacer d'un côté à l'autre de l'aile portante. On autorise ainsi un déplacement du lest sur une majeure partie de l'aile portante, de sorte à pouvoir stabiliser le bateau quelque soit son gitc. Si on le souhaite, l'organe de guidage peut être pourvu de butées de fin de course à ses extrémités, de sorte à empêcher le chariot mobile de se dégager de l'organe de guidage. [0018] Avantageusement, les moyens de déplacement du lest de stabilisation sont ma- noeuvrables et/ou actionnables depuis le pont du bateau par un occupant du bateau. [0019] Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'organe dc guidage est une glissière formée sur l'aile portante et le chariot est un coulisseau emboité dans la glissière. [0020] On entend par glissière formée sur l'aile portante notamment une gorge pouvant être creusée, par moulage ou usinage, dans le corps de l'aile portante, ou encore une gorge surmoulée ou rapportée sur le corps de l'aile portante, ou encore une rainure formée sur l'intrados ou l'extrados de l'aile portante. [0021] Dans ce mode de réalisation, le coulisseau peut être emboité ou encliqueté dans la glissière de sorte à être contact direct avec les parois internes de la glissière. Le cas échéant, le coulisseau et la glissière peuvent présenter des profils complémentaires de sorte à empêcher un retrait du coulisseau de la glissière. [0022] En variante, la glissière peut être pourvue de roulements, le coulisseau étant emboité dans la glissière de sorte à être en contact avec les roulements de la glissière. [0023] Si on le souhaite, la chaine de transmission comporte peut comporter deux câbles, chaque câble étant relié à l'une des extrémités du coulisseau, notamment en étant noué à un crochet du coulisseau, et pouvant être tiré, directement ou indirectement, par un occupant du bateau, de sorte à entrainer le coulisseau dans un sens ou dans l'autre le long de la glissière. Le cas échéant, les moyens de déplacement peuvent être formés par les extrémités de ces câbles qui peuvent être manoeuvrées par l'occupant du bateau. 4 En variante, les câbles peuvent être enroulés dans un treuil, de sorte à pouvoir être chacun embobiné ou déroulé en tournant la manivelle du treuil ou en actionnant un moteur contrôlant le treuil. Le cas échéant, chaque câble peut passer par une ou plusieurs poulies de sorte à faciliter la manoeuvre du coulisseau et à diminuer l'encombrement de la chainc de transmission. [0024] En variante, la chainc de transmission peut comporter une tige reliée d'une part à l'une des extrémités du coulisseau et d'autre part à un vérin pneumatique formant les moyens de déplacement du lest. [0025] En variante encore, le coulisseau peut comporter une crémaillère crantée. Le cas échéant, la chainc de transmission peut comporter une roue dentée coopérant d'une part avec la crémaillère crantée et d'autre part, via une courroie et/ou un ensemble d'engrenages, avec un moteur formant les moyens de déplacement du lest. [0026] Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'organe de guidage est un arbre de rotation monté sur l'aile portante et le chariot est une vis sans fin montée sur l'arbre dc rotation. Le cas échéant, la chainc de transmission peut comporter une roue dentée coopérant d'unc part avec la vis sans fin et d'autre part, via une courroie et/ou un ensemble d'engrenages, avec un moteur formant les moyens dc déplacement du lest. Avantageusement, la vis sans fin peut être débrayable en fin de course, de sorte à éviter un dégagement du lest de l'aile portante. [0027] Avantageusement, le profil du lest de stabilisation est complémentaire du profil de l'intrados et/ou de l'extrados de l'aile portante. Le cas échéant, l'ensemble lest de stabilisation-aile portante présente une forme profilée, et notamment continue sur tout son pourtour. Avantageusement, les moyens de montage du lest sur l'aile portante sont agencés de sorte à ce que le lest soit sensiblement en contact avec, ou du moins au plus proche de l'aile portante. On améliore ainsi l'hydrodynamisme de cet ensemble. En variante, les moyens de montage du lest sur l'aile portante sont agencés de sorte à ce que le lest soit situé à distance de l'aile portante. [0028] Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le lest de stabilisation est une boue comportant un mélange d'un liquide, par exemple d'huile, et d'un solide, par exemple de poudre de plomb, qui présente une densité supérieure à celle de l'eau de mer, par exemple supérieure à 1,032, notamment supérieure à 3. [0029] Le cas échéant, les moyens de montage du lest de stabilisation sont agencés de sorte à ce que le lest de stabilisation soit monté mobile sur l'aile portante de sorte à pouvoir s'écouler d'un côté à l'autre de l'aile portante. Par exemple, les moyens de montage du lest peuvent comporter deux citernes destinées à recevoir le lest, disposées de part et d'autre de l'aile portante, par exemple à chacune des extrémités latérales de l'aile portante, et une chambre de transfert de lest communiquant avec chaque citerne, par exemple disposée à l'intérieur de l'aile portante, et via laquelle le lest peut se déplacer, par écoulement, d'une citerne à l'autre. Les moyens de déplacement du lest le long de l'aile portante peuvent comporter deux chambres de pressurisation, chaque chambre de pressurisation communiquant avec l'une des citernes qui lui est associée et une pompe apte à refouler un fluide, par exemple de l'air, dans l'une ou l'autre des citerne via la chambre de pressurisation associée de sorte à provoquer une augmentation ou une diminution de pression dans cette citerne. On comprend dés lors que le différentiel de pression entre les citernes permet de provoquer un déplacement du lest de l'une des citernes vers l'autre, via la chambre de transfert. [0030] Avantageusement, chaque chambre de pressurisation est disposée dans un bras s'étendant latéralement à la coque, par lequel l'aile portante est reliée à une partie latérale de cette coque. [0031] Selon un exemple de réalisation de l'invention, l'aile portante est montée fixe sur la coque du bateau. Le cas échéant, chaque bras reliant l'aile portante à la coque est dépourvu de tout mécanisme pouvant autoriser un degré de liberté de l'aile portante par rapport à la coque. En variante, l'aile portante peut être montée mobile sur la coque du bateau, notamment de sorte à pouvoir osciller par rapport à cette coque, par exemple selon un axe transversale à la coque, c'est-à-dire pour pouvoir osciller de la proue à la poupe du bateau. [0032] L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de l'invention, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel : les figures 2A et 2B représentent, schématiquement en vue de face et en vue de côté, un bateau selon un exemple de réalisation de l'invention ; la figure 3 représente, schématiquement en vue de côté, une aile portante d'un bateau selon un autre mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 représente, schématiquement en vue de côté, une aile portante d'un bateau selon un autre mode de réalisation de l'invention La figure 5 représente, schématiquement en vue de face, un bateau selon encore un autre exemple de réalisation de l'invention. [0033] On a représenté en figures 2A et 2B un bateau 10 comportant une coque et muni d'une aile portante 11 relié à la coque par un bras 111. L'aile portante 11 présente un bord d'attaque 112, un bord de fuite 113, un extrados 114 et un intrados 115. Le bras Ill s'étend globalement verticalement depuis la coque jusqu'à l'extrados 114, et l'aile portante 11 s'étend globalement perpendiculairement à ce bras et transversalement à la coque du bateau de sorte à ce que l'ensemble bras-aile portante présente un profil général en « T ». L'aile portante est destinée à être complètement immergée lors du déplacement du bateau 10, de sorte à créer une poussée faisant émerger la coque du bateau de l'eau. 6 [0034] Lc bateau 10 comporte également un lest de stabilisation mobile 12, pouvant être déplacé pour déplacer latéralement le centre de gravité du bateau lorsque le bateau gite d'un côté ou de l'autre. [0035] Afin de permettre le déplacement du lest 12, l'aile portante 11 comporte des moyens de montage 13,14 du lest 12 sur l'aile portante 11 agencés de sorte à ce que le lest 12 soit suspendu du côté de l'intrados 115 et soit mobile en translation le long de l'aile portante 11. [0036] Les moyens de montage du lest 12 sont formés par un organe de guidage 14 et un chariot mobile 13 auquel est fixé le lest de stabilisation 12. [0037] L'organe de guidage 14 est formé par une glissière 14 réalisée sous la forme d'une rainure 14 formée sur la totalité de la longueur de l'intrados 115 de l'aile portante 11. En variante, la glissière pourrait être formée sur l'extrados 114 de l'aile portant 11 ou prendre la forme d'une gorge moulée ou usinée dans le corps de l'aile portante 11, ou encore surmoulée ou rapportée sur le corps de l'aile portante 11. [0038] Le chariot 13 est formé par un coulisseau 13 emboité dans la glissière 14, le lest de stabilisation 12 étant encliqueté sur le chariot 12 par des moyens d'encliquetage 19. [0039] Dans le mode représenté, le coulisseau 13 est embolie dans la glissière 14, ses parois externes latérales étant en contact direct avec les parois internes de la glissière 14. En outre, les profils transversaux du coulisseau 13 et de la glissière 14 sont complémentaires de sorte qu'ils empêchent un retrait du coulisseau de la glissière, qu'ils interdisent tout mouvement du lest 12 pal- rapport à l'aile portante 11 à l'exception d'une translation le long de l'aile portante 11 selon une direction globalement transversale à la coque du bateau, c'est-à-dire perpendiculaire à l'étendue longitudinale de cette coque entre sa poupe et sa proue. [0040] Le bateau 10 comporte en outre des moyens 15,16 de déplacement du lest le long de l'aile portante 11. [0041] Les moyens de déplacement comportent deux câbles 16 enroulés à l'une de leurs ex- trémités dans un treuil 15, de sorte à pouvoir être chacun embobiné ou déroulé en tournant la manivelle du treuil. Ces câbles 16 forment en outre une chaine de transmission par laquelle le coulisseau 13 est relié au treuil 15. [0042] A cet effet, l'autre extrémité de chaque câble 16 est nouée à un l'une des extrémités du coulisseau 13 et passe une poulie 17 de sorte à faciliter la manoeuvre du coulisseau et à diminuer l'encombrement de la chaine de transmission. [0043] Lorsque le bateau 10 gite d'un côté, un occupant du bateau peut enrouler l'un des câbles 16 de sorte à tirer le coulisseau 13 dans la glissière 14 dans le sens opposé au gite, afin de stabiliser le bateau. Afin d'éviter que le coulisseau 13 puisse se dégager de la glissière 14 en fin de course, la glissière est pourvue de butées 18 à chacune de ses extrémités. 7 [0044] Lc coulisseau 13 est emboité dans la glissière 14 de sorte à ce que le lest de stabi- lisation 12 reste en contact avec l'intrados 115. En outre, le profil du lest de stabilisation 12 est complémentaire du profil de l'aile portante, et en particulier du profil des extrados 114 et intrados 115. Ainsi, l'ensemble lest de stabilisation 12 - aile portante 11 présente une forme profilée, qui est continue sur tout son pourtour et en particulier au niveau du bord d'attaque 112, de sorte à conserver l'aérodynamisme de l'aile portante 11 au niveau de la position du lest de stabilisation 12. [0045] Comparativement à la figure 1, il apparait immédiatement au vu de la figure 2 que les parties immergées du bateau lors de son déplacement se réduisent à l'aile portante 11, de sorte à cc que la résistance de traînée s'en voit minimisée. [0046] On a représenté en figure 3 une aile portante 21 d'un bateau selon un autre mode de réalisation, conforme au mode de réalisation des figures 2A et 2B, à l'exception de la structure de l'organe de guidage, du chariot mobile et des moyens de déplacement du lest de stabilisation 22. [0047] Dans ce mode, l'organe de guidage 24 est formé par une gorge 24 usinée dans le corps de l'aile portante 21. Un chariot mobile 23 est formé par un coulisseau 23 emboité dans la gorge 24, le lest de stabilisation 22 étant vissé sur un bras 26 du chariot 23 de sorte à maintenir le lest à distance de l'aile portante 21. [0048] La gorge 24 est pourvue de roulements 25 entre lesquels le coulisseau 23 est emboité, afin de faciliter la translation du coulisseau 23 le long de l'aile portante 21. [0049] En outre, dans ce mode, les moyens de déplacement du lest 22 comportent un vérin pneumatique (non représenté) relié à une tige fixé au coulisseau 23, formant une chaine de transmission d'un mouvement du vérin au coulisseau 23. Le vérin peut être commandé depuis le pont du bateau, de sorte à pouvoir déplacer le lest 22 le long de l'aile portante 21. [0050] On a représenté en figure 4 une aile portante 31 d'un bateau selon un troisième mode de réalisation, conforme au mode de réalisation des figures 2A et 2B, à l'exception de la structure de l'organe de guidage, du chariot mobile et des moyens de déplacement du lest de stabilisation 32. [0051] Dans ce mode de réalisation de l'invention, l'organe de guidage 34 est un arbre de rotation 34 monté sur l'aile portante. Le chariot mobile 33 est une vis sans tin montée sur l'arbre de rotation 34, dont un point est relié au lest de stabilisation 32 par une tige de fixation 36. [0052] Les moyens de déplacement du lest 32 comportent un moteur 37, entrainant en rotation une roue dentée 35 qui coopère avec la vis sans fin 33. [0053] On a représenté en figure 5 un bateau 40 comportant une coque et muni d'une aile portante 41 reliée à la coque par deux bras 42. Chaque bras 42 s'étend latéralement depuis une partie latérale de la coque, puis verticalement, et de nouveau latéralement 8 vers une extrémité latérale de l'aile portante. [0054] L'aile portante 41 comporte deux citernes 43, chacune disposée à une extrémité latérale de l'aile portante et une chambre de transfert 44, qui communique, via des embouchures, avec chacun des citernes 43. [0055] Chaque bras 42 comporte une chambre de pressurisation 45, qui communique d'une part avec l'une de citernes 43, et d'autre part avec une pompe 46. La pompe 46 est apte à refouler de l'air, dans l'une ou l'autre des citernes 43, via les chambres de pressurisation 45, de sorte à provoquer une augmentation ou une diminution de pression dans cette citerne. [0056] Un lest 47, sous la forme d'une houe comportant un mélange d'huile et de poudre de plomb, qui présente une densité supérieure à 3, est monté mobile sur l'aile portante 41 en étant disposé dans l'une des citernes 43. Les citernes 43 et la chambre de transfert 44 forment ainsi les moyens de montage du lest sur l'aile portante, tandis que les chambres de pressurisation 45 et la pompe 46 forment les moyens de déplacement du lest. On comprend ainsi que lorsqu'un différentiel de pression suffisant est provoqué par la pompe 46, en refoulant de l'air via l'une des chambres de pressurisation 45 dans l'une des citernes 43, le lest 47 se déplace le long de l'aile portante, en s'écoulant vers l'autre citerne 43 par la chambre de transfert 44. [0057] On comprend dés lors que le différentiel de pression entre les citernes permet de provoquer un déplacement du lest de l'une des citernes vers l'autre, via la chambre de transfert. [0058] On pourra notamment se référer au document EP3053822 quant aux détails de réa- lisation d'un tel système. [0059] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits ci- dessus. En particulier, l'invention pourrait être mise en oeuvre dans le cadre d'un bateau comportant plusieurs ailes portantes, chaque aile portante pouvant ou non comporter des moyens de montage d'un lest de stabilisation. L'ensemble bras-aile portante pourrait présenter un profil général en « V ». L'aile portante pourrait être montée mobile sur la coque du bateau, notamment de sorte à pouvoir osciller par rapport à cette coque, par exemple selon un axe transversale à la coque, c'est-à-dire pour pouvoir osciller de la proue à la poupe du bateau. Enfin, les moyens de montage du lest de stabilisation sur l'aile portante pourraient être agencés sur un autre endroit de l'aile portante que l'intrados, de sorte à ce que le lest de stabilisation du côté de l'extrados et/ou du bord d'attaque et/ou du bord de fuite de l'aile portante. 9 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7]