Brevet FR3082014A1 — publié le 20191206

La présente invention concerne un régulateur de gîte de bateau hors-bord naviguant sur une paire de foils avant. Par foils de hors-bord il est entendu des voiles rigides positionnées sous l'eau qui donnent de la portance au bateau lorsque le bateau prend de la vitesse. Il est connu des bateaux à voile naviguant sur foils. Dans la connaissance de l'art antérieur, la régulation de la gîte du bateau ne se fait pas par l'action sur les fouis mais par l'action conjuguée du bordage des voiles, de l'action sur le safran et du déplacement des masses sur le pont. Il commence à être connu des bateaux à moteur hors-bord à foils. Cette technologie très récente ne propose aucun système de régulation de la gîte du bateau par une action des fouis durant la navigation. En effet, les technologies existantes sont encore très rustiques et consistent simplement en une aile rigide quasi fixe qui donne juste de la portance avec la vitesse. Un problème posé est de pouvoir optimiser la gîte du bateau en fonction des conditions de navigation. En effet, sur un bateau hors-bord traditionnel, la gîte est donnée automatiquement par la conjugaison d'un ensemble de force, qui comprennent la propulsion du moteur, de la forme de la carène, des efforts de l'eau sur la carène, l'action du safran sur l'eau, les passagers qui déplacent leur poids. Les bateaux qui volent sur foils perdent le pouvoir régulateur de la forme de la carène qui contribue considérablement à réguler la gîte pour le pilote. Avec un bateau hors-bord 2 sur foil, le pilote régule par son action sur le volant et sur la puissance moteur les virages avec une forte difficulté à régler la gîte. Il peut malheureusement arriver que les pilotes commettent des erreurs de pilotage qui à haute vitesse sont une source de risque majeur pour les passagers et 5 pour le bateau avec possiblement des chocs et de la casse. Un objet principal de l'invention est de proposer un régulateur dynamique de gîte du bateau hors-bord sur foils avant. Ce régulateur est un organe de sécurité. De la même la façon qu'un système de freinage ABS sur une voiture va réguler automatiquement l'adhérence et le freinage. Le 10 système de la présente invention va réguler l'angle de gîte du bateau selon les conditions de navigation du bateau. Il est entendu que le paramétrage de l'angle de gîte en fonction des paramètres de condition de navigation est réglable et peut répondre à des types de conduites différentes allant de très prudentes à sportives. 15 Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance temps réel qui analyse et traite un ensemble de données d'entrées, comme la vitesse du bateau, la position des safrans, l'état de la mer (agitation de surface, courants), l'état du vent, l'état donné de la gîte, pour calculer pour le temps t + 1 une réponse qui corriger la gîte selon les tables de 20 paramétrage entrées dans le calculateur. 3 Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance à la gîte qui soit fiable. Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance à la gîte qui soit robuste. 5 Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance à la gîte qui soit économique. Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance à la gîte qui soit une option qui puisse être désactivée sur choix du pilote. Un objet de l'invention est de proposer un système d'assistance à la 10 gîte qui apporte des améliorations substantielles sur des critères comme la sécurité, le confort de navigation, les performances de navigation en vitesse et en virage. Dans un aspect principal l'invention propose un régulateur central comprenant un calculateur qui analyse différents paramètres d'entrées et 15 qui restitue une instruction de réglage à un mécanisme d'asservissement qui régule la position des deux foils avant bâbord et tribord, et notamment leur position relative. Dans un aspect l'invention propose un sous-système d'asservissement sur chaque foil qui comprenne un vérin de mise en 20 translation qui agît sur un point d'attache du foil afm de lui appliquer le mouvement de rotation autour du point de rotation pour modifier sa 4 position dans l'eau et plus particulièrement 1 - son incidence dans l'eau 2 - Sa position vis à vis de son point d'attache sur le bateau. Le système d'asservissement agît donc sur chacun des deux foils à travers deux sous-systèmes mécatroniques coordonnés qui règle précisément la position de 5 chacun des deux foils avant par un mouvement souvent dénommé « Rake » ou mouvement d'incidence. Le réglage étant selon l'invention totalement dissocié entre bâbord et tribord, mais toutefois coordonné par un calculateur. L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées 10 sur les lesquelles : - La figure 1 représente un schéma de principe logique de la présente invention - Les figures 2a, 2b, 2c représentent en vue de dessus l'action d'un sous-système d'asservissement selon l'invention entre deux 15 positions données - Les figures 3a, 3b, 3c représentent en vue de côté l'action d'un sous-système d'asservissement selon l'invention entre deux positions données - Les figure 4a, 4b, 4c illustrent différentes relatives positions 20 relatives de foils en fonction des différents paramètres 5 La figure 1 représente un schéma de principe logique de la présente invention. Il comprend Des signaux d'entrées fournies notamment par un accéléromètre (2), un cap magnétique ou capteur de position de type GPS (3), un capteur de 5 position de safran (4), des capteurs de position de foils (5a, 5b), un capteur de vitesse ou de puissance moteur, une table de paramétrage (7) de navigation, ou d'autre signaux d'entrée Qui alimentent un calculateur (8) Qui donne les instructions à un couple d'actionneurs (30a, 30b) 10 d'agir respectivement sur les foils bâbord (10a) et tribord (10b). Cette boucle d'instruction Entrée / Calcul / Sortie est répétée à une fréquence de plusieurs hertz afin d'ajuster en temps quasi instantané la position des foils pour régler la gîte du bateau. Les figures 2a, 2b, 2c représentent en vue de dessus l'action d'un 15 sous-système d'asservissement selon l'invention entre plusieurs positions données. En figure 2a, il se trouve dans une position dite medium qui positionne le foil (10) à la verticale du bateau. Ce foil (10) est monobloc, sensiblement dessiné en deux parties avec une première partie qui est un arbre (11) sensiblement qui est asservi en translation verticale à l'intérieur 20 d'un boitier (20) par des moyens non décrits ici et d'une seconde partie horizontale qui est l'aile (12) qui va porter le bateau lors de la navigation 6 foil déployé vers le bas. Le boitier comporte une empreinte femelle creuse qui épouse la forme du profil de l'arbre de foil de telle façon à maintenir le foil avec des efforts de frottement. La descente et la remontée du foil dans l'empreinte creuse de boitier se fait en appliquant des efforts suffisants et 5 significatifs pour sortir du cône de frottement. La montée et la descente des foils dans l'empreinte sont par ailleurs asservies par des moyens spécifiques de montée et descente. Le boitier (20) est maintenu asservi au sein d'un puits de foil (21) qui est creux creusé dans la coque du bateau pour laisser le passage du foil (10) maintenu dans son boitier (20). Le 10 boitier est asservi par un point d'attache avec le dispositif d'asservissement. Le mouvement du dispositif d'asservissement est une translation horizontale. Préférentiellement, le dispositif d'asservissement horizontal actionneur est un vérin numérique (30). La figure 2 b représente comment l'action du vérin pousse le point d'attache, et la figure 2e, comment le vérin 15 tire le point d'attache. En bref, le vérin positionne finement le point d'attache selon un axe. Préférentiellement le dispositif vérin d'action est un vérin numérique, bien entendu il peut prendre d'autres formes équivalentes. Les figures 3a, 3b, 3c représentent en vue de côté l'action d'un sous-système d'asservissement actionneur selon l'invention entre trois positions 20 données correspondantes à celles des figures 2a, 2b, 2e. Cette figure illustre notamment comment la translation du point d'attache de foil par le vérin, 7 engendre un mouvement de rotation du foil autour du pivot (35) du boitier dans le puits de foi!. En bref, le mouvement de translation horizontal du vérin transmet au foil un mouvement de rotation dans le plan de la figure 3, soit sur le bateau en vue de côté longitudinale. L'avancée du vérin figure 5 2a, recule donc la position du foil sous la coque, le recul du vérin figure 2c, avance donc la position du foil sous la coque. Les figure 4a, 4b, 4e illustrent différentes relatives positions relatives d'ailes de foils sous l'eau en fonction des différents paramètres. Ces figures illustrent comment le déplacement relatif du foil bâbord par rapport à celui 10 du foil tribord au moyen des sous-systèmes respectifs d'asservissement actionneurs bâbord (30a) et tribord (30b) donne une assise au bateau qui naturellement sous l'effort du flux d'eau qui passe sur les foils donne un mouvement de gîte. Figure 4b, le bateau va tout droit et ne présente pas de gîte, figure 4a, le bateau tourne vers la gauche et gîte vers la gauche, figure 15 4e, le bateau tourne vers la droite et gîte vers la droite. Bien évidemment le réglage fin de la position relative est fonction de nombreux paramètres comme ceux de la vitesse, de l'angle du safran dans l'eau, du courant, du vent, du poids sur le bateau. Bref le calculateur intègre les données entrantes pour coordonner le mouvement dit d'incidence de chacun des 20 foils bâbord et tribord pour régler l'angle de gîte. 8 La présente invention concerne donc un système d'assistance à la gîte pour bateau hors-bord naviguant sur deux fouis avant (10, 10b) bâbord et tribord maintenus dans des puits de foils à travers la coque du bateau caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur central comprenant un 5 calculateur (8) travaillant sur une boucle d'instructions Entrée / Calcul / Sortie à une fréquence de plusieurs hertz avec comme paramètres d'entrées notamment la vitesse du bateau et la position du safran pour restituer après calcul en sortie une instruction de réglage à un mécanisme d'asservissement mécatronique qui comprend deux sous systèmes 10 d'asservissement actionneurs (30a, 30b) qui régulent chacun l'incidence respective de chacun des deux foils avant bâbord (10a) et tribord (10b). On voit bien que de nombreuses variantes éventuellement susceptibles de se combiner peuvent ici être apportées sans jamais sortir du 15 cadre de l'invention tel qu'il REVENDICATIONS1 - Système d'assistance à la gîte pour bateau hors-bord naviguant sur deux fouis avant (10, 10b) bâbord et tribord maintenus dans des puits de foils à travers la coque du bateau caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur central comprenant un calculateur (8) travaillant sur une boucle d'instructions Entrée / Calcul / Sortie à une fréquence de plusieurs hertz avec comme paramètres d'entrées notamment la vitesse du bateau et la position du safran pour restituer après calcul en sortie une instruction de réglage à un mécanisme d'asservissement mécatronique qui comprend deux sous systèmes d'asservissement actionneurs (30a, 30b) qui régulent chacun l'incidence respective de chacun des deux foils avant bâbord (10a) et tribord (10b).