Brevet FR3090564A1 — publié le 20200626

Description Titre de l'invention : Dispositif de plan porteur pour navires à voile Technique antérieure [0001] Les navires à voiles, notamment ceux destinés à la compétition, sont de plus en plus équipés de plans porteurs. Ceux-ci, appelés « hydro foils » ou « foils » dans le langage nautique anglo-saxon, peuvent faire voler les multicoques au-dessus de l'eau, réduisant voire supprimant la traînée des coques, et augmentant notablement la vitesse. Sur les monocoques, leur avantage indéniable, grâce à la force de poussée qu'ils génèrent, consiste principalement à alléger le bateau et à s'opposer à la gîte, donc diminuer le poids du lest et réduire la traînée pour augmenter la vitesse. [0002] Mais ces plans porteurs pour monocoques présentent de multiples inconvénients : deux plans porteurs, un sur chaque bord, donnent au navire un encombrement extérieur peu compatible avec les manoeuvres, notamment au port ; d'autre part leur mise en oeuvre nécessite des dispositifs intérieurs à la coque encombrant les aménagements et générant des problèmes d'étanchéité du fait des ouvertures pratiquées dans ladite coque. Enfin, leur position en porte-à-faux à l'extérieur de la coque nécessite un di-mensionnement spécifique alourdissant l'appendice et nécessitant l'utilisation de matériaux coûteux comme la fibre de carbone. Exposé de l'invention [0003] Lc dispositif selon l'invention, a pour but d'éliminer ou de réduire considérablement les inconvénients présentés par l'art antérieur en proposant la réalisation d'un dispositif simple et peu coûteux, sans encombrement ni à l'extérieur ni à l'intérieur du navire, avec un plan porteur unique, s'escamotant derrière la quille du navire quand il n'est pas utilisé, c'est-à-dire au port, au vent arrière ou encore au moteur, et éliminant quand il est en action tout porte-à-faux car réalisant une triangulation permettant d'éviter de sur-dimensionner les différents éléments constitutifs du système. [0004] Cc dispositif consiste en un plan porteur unique, dont le déplacement est commandé par des filins contournant la coque, aligné au repos avec la quille, et venant s'appuyer sur une butée d'angulation sur chaque bord quand il est en action. [0005] Ce but est atteint, conformément à l'invention, au moyen d'un plan porteur en forme d'aile allongée, à profils symétriques, pivotant librement autour de son axe longitudinal, et d'un bras de maintien, solidaire de la coque par son extrémité haute grâce à un axe autour duquel il pivote, fixé sur le fond de la coque. [0006] Selon une caractéristique avantageuse, le plan et le bras étant tous deux immergés en position neutre verticale dans l'axe longitudinal du navire, le plan a son profil « en drapeau », c'est-à-dire aligné dans le sens de la marche du navire, offrant une faible ré- 2 sistance à l'avancement. [0007] Selon une autre caractéristique, le plan est maintenu dans sa partie basse par le bras et dans sa partie haute par deux filins contournant la coque l'un sur bâbord, l'autre sur tribord, manoeuvrés depuis le pont du navire. [0008] Selon une autre caractéristique, une traction exercée sur le filin bâbord, le filin tribord étant relâché, déplace vers le flanc bâbord de la coque le plan jusqu'à ce que son extrémité supérieure vienne s'appuyer contre une butée d'angulation fixée sur la partie bâbord de la coque. [0009] Selon une autre caractéristique, la butée d'angulation force le plan à pivoter autour de son axe longitudinal et à prendre un angle d'incidence tel qu'il devient plan porteur. [0010] Selon une autre caractéristique, la butée d'angulation est constituée d'une part d'un tube fixé au côté bâbord de la coque, d'autre part d'un bossage, également fixé à la coque à proximité, comportant un biseau faisant pivoter le plan au fur et à mesure quand ce dernier s'appuie sur lui. [0011] Selon une autre caractéristique, l'extrémité supérieure du plan comporte un cylindre de diamètre inférieur à celui du tube pour pouvoir pénétrer ce dernier. [0012] Selon une autre caractéristique, le plan et le bras forment avec la coque un triangle indéformable. [0013] Selon une autre caractéristique, de manière symétrique, une traction exercée sur le filin tribord, le filin bâbord étant relâché, déplace vers le flanc tribord de la coque le plan jusqu'à ce que son extrémité supérieure vieillie s'appuyer contre une butée d'angulation symétrique, fixée sur la partie tribord de la coque. [0014] Selon une autre caractéristique, dans une variante de réalisation, les filins bâbord et tribord constituent un cordage continu circulant dans une gorge autour de la coque, cordage dont le milieu est relié à l'extrémité du cylindre par un lien court, la gorge comportant sur toute sa longueur une fente laissant passer le lien. [0015] Selon une autre caractéristique, dans la même variante de réalisation, la gorge est refermée de telle manière que le cordage continu ne puisse pas en sortir, la fente ne laissant passer que le lien. [0016] Selon une autre caractéristique, dans la même variante de réalisation, la gorge est intégrée dans l'épaisseur de la coque. [0017] Selon une autre caractéristique, dans une autre variante de réalisation, la gorge est contenue dans un rail souple rapporté rendu solidaire de la coque. [0018] Selon une autre caractéristique, le bossage présente sur le biseau orientant le plan des crans permettant d'ajuster l'angle du plan. [0019] Selon une dernière caractéristique, le bossage est une pièce amovible et inter- changeable, permettant de faire varier l'angle d'incidence du plan. 3 Brève description des dessins [0020] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins sur lesquels : [0021] [fie.1] représente une coupe transversale de la coque, avec le dispositif au repos aligné dans l'axe du navire ; [0022] [fie.2] représente une coupe partielle longitudinale de la coque, faisant apparaître le dispositif au repos vu de profil ; [0023] [fie.1] représente le dispositif en cours de mise en place, avec le plan encore en drapeau ; [0024] [fie.4] représente une coupe partielle faisant apparaître le plan en drapeau au bout du bras de maintien ; [0025] W8.51 représente le dispositif unc fois mis en place sur bâbord, avec le plan angulé ; [0026] [fig.6] représente une coupe partielle de l'appui du plan sur le bossage ; [0027] [fig.7] représente une coupe partielle montrant le plan angulé au bout du bras de maintien ; [0028] [fig.7bis] représente le détail de l'articulation entre le plan et le bras de maintien ; [0029] [fig.8] représente, dans la variante de réalisation avec un cordage continu circulant dans unc gorge, une coupe transversale dc la coque, le dispositif au repos aligné dans l'axe du navire ; [0030] [fig.9] représente, dans la même variante de réalisation, une coupe partielle longi- tudinale de la coque, faisant apparaître le dispositif au repos vu de profil ; [0031] [fig.10] représente, dans la même variante de réalisation, le dispositif en cours dc mise en place, avec le plan encore en drapeau ; [0032] [fig.11] représente, dans la même variante de réalisation, le dispositif une fois mis en place sur bâbord, avec le plan angulé ; [0033] [fig.12] représente, dans la même variante de réalisation, le détail du cordage continu circulant dans la gorge, vu en coupe transversale ; [0034] [fig.12bis] représente dans la même variante dc réalisation, le détail du cordage continu circulant dans la gorge, vu en coupe longitudinale ; [0035] [fig.13] représente, dans la variante de réalisation avec un rail rapporté, le détail du cordage continu circulant dans la gorge du rail, vu en coupe transversale ; [0036] [fig.l3bis] représente, dans la variante de réalisation avec un rail rapporté, le détail du cordage continu circulant dans la gorge du rail, vu en coupe longitudinale ; [0037] [fig.14] représente, dans la variante de réalisation avec un cordage continu circulant dans une gorge, le début de l'introduction du cylindre dans le tube, vu en coupe transversale ; [0038] [fig.l4bis] représente, dans la même variante de réalisation le début de l'introduction du cylindre dans le tube, vu en coupe longitudinale ; [0039] [fig.15] représente, dans la même variante de réalisation, la poursuite de l'introduction du cylindre dans le tube, le plan commençant à s'appuyer contre le bossage, vue en coupe transversale ; [0040] [fig.15bis] représente, dans la même variante de réalisation, la poursuite de l'introduction du cylindre dans le tube, le plan commençant à s'appuyer contre le bossage, vue en coupe longitudinale ; [0041] [fig.16] représente, dans la même variante de réalisation, la fin de l'introduction du cylindre dans le tuhe, le plan angulé, en appui définitif contre le bossage, vue en coupe transversale ; [0042] [fig.16bis] représente, dans la même variante de réalisation, la fin de l'introduction du cylindre dans le tuhe, le plan angulé, en appui définitif contre le bossage, vue en coupe longitudinale ; [0043] [fig.17] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, le plan appuyé contre un bossage amovible, vu en coupes transversale et longitudinale ; [0044] [fig.18] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, le plan appuyé contre un autre bossage amovible plus mince, vu en coupes transversale et longitudinale ; [0045] [fig.19] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, avec le plan appuyé contre un cran du bossage, vue en coupe transversale ; [0046] [fig.l9bis] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, avec le plan appuyé contre un cran du bossage, vue en coupe longitudinale ; [0047] [fig.20] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, avec le plan appuyé contre un autre cran du bossage, vue en coupe transversale ; [0048] [fig.20bis] représente, dans la même variante de réalisation, le cylindre introduit dans le tube, avec le plan appuyé contre un autre cran du bossage, vue en coupe longitudinale ; [0049] [fig.21] représente, sur le croquis du navire en situation de gîte, la composition des forces issues de l'action du plan porteur. Description des modes de réalisation [0050] Selon [fig.1] représentant une coupe transversale de la coque (4), le plan porteur (1) est en position verticale neutre dans l'axe (6) avec son profil « en drapeau » et masque le bras (3), non représenté sur ce dessin, qui pivote autour de l'axe (5) solidaire de la coque (4), mais laisse voir l'articulation (7) qui relie le plan (1) et le bras (3). Les filins (8) et (9) qui passent autour de la coque (4) sur chaque bord s'attachent tous deux à l'extrémité du cylindre (15) situé à l'extrémité (10) du plan (1) et passent de part et d'autre de la coque (4) à travers la butée d'angulation (12) sur bâbord et (16) sur tribord. Notamment, du côté bâbord, le filin (8) passe derrière le bossage (14) et traverse le tube (13), et symétriquement du côté tribord. Sur ce dessin et ceux qui vont suivre on a représenté en trait fin la quille et le bulbe qui contient le lest pour mieux situer la position du dispositif [0051] Selon [fig.2], le dispositif selon l'invention est représenté également dans sa position verticale neutre, mais vu de profil. Le bras (3) s'articule sur l'axe (5) solidaire de la coque (4) et s'attache au plan (1) par l'articulation (7). Le filin bâbord (8), attaché au cylindre (15) situé à l'extrémité (10) du plan (1), traverse la butée d'angulation (12) en passant devant le bossage (14) et traverse le tube (13) avant de rejoindre le pont (11). On notera que le dispositif est situé proche de la quille du navire pour que son action s'applique au même niveau que celle-ci, proche de son centre de poussée latérale et derrière elle pour y être protégé dans cette position neutre. [0052] Selon [fig.3], la traction sur le filin (8), pendant que le filin (9) est relâché, entraîne vers bâbord, en direction de la butée d'angulation (12), le plan (1) en faisant pivoter autour de l'axe (5) le bras (3) relié au plan (1) par l'articulation (7). Les flèches indiquent la traction sur le filin (8) et la rotation du bras (3) autour de l'axe (5). Au cours de cc mouvement, le plan (1) est toujours « en drapeau », c'est-à-dire n'offrant qu'une faible résistance au déplacement latéral. La traction sur le filin (8) est donc modérée et peut se faire manuellement, sans nécessité d'utilisation d'un treuil (winch dans le langage maritime anglo-saxon). [0053] Selon [fig.4], la coupe Aa montre, pendant le déplacement représenté sur la figure 3 précédente, le plan (1) en drapeau (la flèche V symbolise la vitesse et indique le sens de la marche du navire) derrière son axe longitudinal (2). Ledit plan est accroché au bras (3) par l'articulation (7). [0054] Selon [fig.5], la traction sur le filin (8) a terminé sur la butée d'angulation (12) le mouvement du plan (1), faisant passer le cylindre (15) au travers du tube (13) et mettant en appui le plan (1) contre le bossage (14), le faisant ainsi pivoter autour de son axe longitudinal (2) (non représenté sur ce dessin). Dans cette position, l'extrémité supérieure du plan (1) est bloquée contre le tube (13), et le plan (1) est en position de travail, son angle d'incidence par rapport à la vitesse du navire générant la poussée recherchée. Les flèches indiquent la traction sur le filin (8), la rotation du bras (3) ainsi que celle du plan (1). Pour faire pivoter le plan (1) autour de son axe longitudinal (2) par appui sur le bossage (14), il faut exercer une traction plus forte sur le filin (8) du fait de la poussée de l'eau qui commence à s'exercer sur le plan (1) dès qu'il prend un angle d'incidence par rapport à la vitesse du navire. Mais cette traction est exercée sur une très courte longueur du filin (8), et ce dernier mouvement peut être exécuté avec l'aide d'un treuil (winch). 6 [0055] Selon [fig.6], la coupe Bh montre le plan (1) en appui contre le bossage (14), solidaire de la coque (4), qui lui donne son angle par rapport à l'avancement du navire symbolisé par la flèche V. Dans cette position, le plan (1) a pivoté autour de son axe longitudinal (2), le cylindre (15) étant passé à l'intérieur du tube (13) solidaire de la coque (4). [0056] Selon [fig.7], la coupe Cc montre le plan (1), angulé par rapport à l'avancement du navire symbolisé par la flèche V, et fixé à l'extrémité du bras (3) par l'intermédiaire de l'articulation (7), composée de l'axe (27) autour duquel pivote le bras (3) et de l'axe (28) autour duquel pivote le plan (1) autour de son axe longitudinal (2). [0057] Selon [fig.7his], une représentation vue de profil de l'articulation (7) montre le plan (1) qui pivote autour de son axe longitudinal (2) grâce à l'axe (28), lui-même solidaire de l'axe (27) autour duquel pivote le bras (3). [0058] Selon [fig.8], le dispositif selon l'invention est représenté en position verticale neutre dans une variante de réalisation où les filins (8) et (9) qui circulaient librement autour de la coque (4) sont remplacés par un cordage (17) continu circulant à l'intérieur d'une gorge (18) ménagée dans l'épaisseur de la coque (4). Pour mouvoir le plan (1) le cordage (17) est relié en son milieu (19) à un lien (20) attaché à l'extrémité du cylindre (15) lui-même situé à l'extrémité (10) du plan (1). Pour cela, le lien (20) passe à travers une fente (21) qui court tout le long de la gorge (18). La fente (21) n'est pas représentée sur ce dessin. [0059] Selon [fig.9], le dispositif selon l'invention est représenté dans cette même variante de réalisation, également en position verticale neutre, mais vu de profil. Le cordage continu (17) circule à l'intérieur de la gorge (18) et est relié au cylindre (15) par le lien (20). [0060] Selon [fig.10], dans cette même variante de réalisation, la traction sur la partie bâbord du cordage (17) circulant dans la gorge (18), pendant que la partie tribord dudit cordage est relâchée, entraîne vers bâbord le plan (1) par l'intermédiaire du lien (20) solidaire du cylindre (15). Les flèches indiquent la traction sur la partie bâbord du cordage (17) et la rotation du bras (3) autour de l'axe (5). On notera que la plus grande partie de la gorge (18) étant immergée, cette disposition est de nature à diminuer les frottements du cordage (17) à l'intérieur de ladite gorge, l'eau jouant un rôle lubrificateur. [0061] Selon [fig.11], dans cette même variante de réalisation, la traction du cordage (17) dans la gorge (18) a terminé sur la butée d'angulation (12) le mouvement du plan (1), faisant passer le cylindre (15) au travers du tube (13) et mettant en appui le plan (1) contre le bossage (14), le faisant ainsi pivoter autour de son axe (2) (non représenté sur ce dessin). Dans cette position, l'extrémité supérieure du plan (1) est bloquée contre le tube (13 et le plan (1) est en position de travail, son angle d'incidence pat- rapport à la 7 vitesse du navire générant la poussée recherchée (qui sera représentée sur la figure ultérieure 21). Les flèches indiquent la traction sur le filin (8), la rotation du bras (3) ainsi que celle du plan (1). [0062] Selon [fig.12], une coupe transversale de la coque (4) montre la gorge (18) dans laquelle circule le cordage (17), relié au cylindre (15), situé dans l'axe longitudinal (2) du plan (1), par le lien (20). Il faut noter un point important : le lien (20) passe par la fente (21) dont la largeur est inférieure au diamètre du cordage (17) de manière à ce que celui-ci reste prisonnier de la gorge (18) à l'intérieur de laquelle il circule. [0063] Selon [fig.l2his], la même configuration est montrée en coupe longitudinale, le lien (20) étant relié au cordage (17) par une épissure (25). [0064] Selon [fig.13], dans une autre variante de réalisation où la gorge (18) précédemment intégrée à la coque (4) est remplacée par un rail souple (22), la coupe transversale de la coque (4) montre ledit rail (22) collé à la coque (4) dont il suit le contour, et qui contient la gorge (18) dans laquelle circule le cordage (17), relié au cylindre (15) par le lien (20) passant à travers la fente (21) de largeur inférieure au diamètre du cordage (17). [0065] Selon [fig.l3his], la même configuration est montrée en coupe longitudinale, le lien (20) étant relié au cordage (17) par l'épissure (25). [0066] Selon [fig.14], une coupe transversale de la coque (4) montre le cylindre (15), sous la traction du lien (20) relié au cordage (17), ayant commencé à pénétrer dans le tube (13), le plan (1) étant alors encore « en drapeau », c'est-à-dire orienté dans le sens de la marche du navire son profil ne générant alors aucune poussée transversale. [0067] Selon [fig.14bis], la coupe longitudinale H montre le cylindre (15) à l'intérieur du tube (13) et le plan (1) qui tangente le bossage (14), ledit plan étant encore orienté dans le sens de la marche du navire, symbolisé par la flèche V. [0068] Selon [fig.15], dans la même configuration montrée en coupe transversale, le cylindre (15) a continué à pénétrer dans le tube (13) et le plan (1) a commencé à s'appuyer sur le bossage (14) qui le fait pivoter autour de son axe longitudinal (2). [0069] Selon [fig.15bis], la coupe longitudinale Ee montre le cylindre (15) à l'intérieur du tube (13) et le plan (1) que le bossage (14) force à pivoter et offrir une résistance à l'avancement du navire symbolisé par la flèche V, générant une poussée transversale. [0070] Selon [fig.16], dans la même configuration montrée en coupe transversale, le cylindre (15) a fini de pénétrer le tube (13), l'extrémité du plan (1) venant se bloquer sur ledit tube (13), et le plan (1) appuyé sur le bossage (14) a pris sa position angulée définitive. [0071] Selon [fig.16bis], la coupe longitudinale Dd montre le cylindre (15) dans le tube (13) et le plan (1) angulé par le bossage (14) par rapport à l'avancement du navire symbolisé par la flèche V. 8 [0072] Selon [fig.17], dans la même configuration montrée en coupe transversale, l'ensemble cylindre (15) - plan (1) est dans sa position définitive, avec le plan (1) angulé par un bossage (26) et bloqué contre le tube (13). La coupe longitudinale Gg montre le bossage amovible (26). [0073] Selon [fig.18], dans la même configuration montrée en coupe transversale, l'ensemble cylindre (15) - plan (1) est dans sa position définitive, avec le plan (1) angulé par un bossage (26) moins proéminent et bloqué contre le tube (13). La coupe longitudinale Gg montre le hossage amovible (26) moins proéminent, positionnant le plan (1) avec un angle moins prononcé par rapport à l'avancement du navire symbolisé par la flèche V. Il est donc possible, avec différents bossages amovibles (26) d'ajuster, quand le navire est au sec en carénage, l'angle d'incidence du plan (1), selon les conditions de navigation prévues. [0074] Selon [fig.19], dans une autre variante de réalisation où l'on désire que l'angle d'incidence du plan (1) soit ajustable en navigation, la coupe transversale de la coque (4) montre l'ensemble cylindre (15) - plan (1) en position de travail contre le tube (13), niais avec un bossage (14) comportant deux crans (24). Dans cette représentation le plan (1) est angulé par le cran (24) le plus proche du tube (13), c'est-à-dire avec l'angle le plus prononcé. [0075] Selon [fig.19bis], la même configuration en coupe longitudinale ii montre le plan (1) en appui sur le cran (24) du hossage (14). [0076] Selon [fig.20], dans la même variante de réalisation, la coupe transversale de la coque (4) montre l'ensemble cylindre (15) - plan (1) en position de travail, avec le bossage (14) comportant deux crans (24). Dans cette représentation le plan (1) est angulé par le cran (24) le plus éloigné du tube (13), c'est-à-dire avec l'angle le moins prononcé. [0077] Selon [fig.20bis], la même configuration en coupe longitudinale Jj montre le plan (1) en appui sur le cran (24) du bossage (14). [0078] Selon [fig.21], une coupe transversale du navire en navigation, gîté sur bâbord, montre le dispositif en action. Le plan (1), angulé par rapport à la vitesse du navire, génère une poussée F, qui se décompose en : d'une part une force verticale fl qui à la fois allège le navire et s'oppose à sa gîte, d'autre part une force horizontale f2 qui constitue une action anti-dérive venant compléter celle de la quille. Par ailleurs, on peut observer que le plan (1) appartient à un triangle indéformable constitué par ledit plan lui-même, le bras (3) et la coque (4) elle-même, triangle dont les sommets sont : l'axe (5), l'articulation (7) et la butée d'angulation (12). [0079] Le dispositif selon l'invention, ci-dessus décrit, pourra faire l'objet d'une industria- lisation de la part des constructeurs de navires pour la navigation de plaisance et la navigation de compétition. 9 [0080] TI fournirait alors aux navigateurs l'avantage de pouvoir disposer d'un système simple permettant de naviguer avec des performances accrues ainsi qu'une moindre gîte de leurs voiliers. [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5]