Brevet FR3128195A1 — publié le 20230421

La présente invention a pour objet un ensemble vélique (10) destiné à équiper un navire (12) pour le propulser, caractérisé en ce qu’il comporte un caisson (14) ouvert à l’avant et à l’arrière et délimité sur les côtés par deux ailes verticales (20, 22) comportant chacune un bord d’attaque (24) à l’avant et un bord de fuite (26) à l’arrière, chaque aile (20, 22) comportant un profil aérodynamique en intrados (30) du côté interne et en extrados (32) du côté externe et en ce que chaque aile (20, 22) est agencée selon un angle déterminé par rapport à un plan sagittal (P1), de manière à favoriser l’écoulement et la compression du flux d’air admis entre les intrados (30) tout en assurant la meilleure dépression possible sur les extrados (32), lorsque l’ensemble vélique (10) est positionné face au vent. Figure pour l'abrégé : figure 1. Système de propulsion vélique toutes allures Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un ensemble vélique. L’invention concerne plus particulièrement un ensemble vélique prévu pour équiper un navire afin de le propulser grâce à la force du vent. Arrière-plan technique Depuis environ 7000 ans et les premières représentations d’embarcations à voiles (Louqsor), la navigation à voile a dû faire face à l’impossibilité de faire route directe en toutes circonstances du fait de l’impossibilité de naviguer face au vent. Il existe donc un besoin pour une solution technique qui permette de naviguer grâce à la force du vent dans toutes les directions, y compris par vent de face. L’invention propose un dispositif novateur sous la forme d’un ensemble vélique) destiné à équiper un navire pour le propulser, caractérisé en ce qu’il comporte un caisson ouvert à l’avant et à l’arrière et délimité sur les côtés par deux ailes verticales comportant chacune un bord d’attaque à l’avant et un bord de fuite à l’arrière, chaque aile comportant un profil aérodynamique en intrados du côté interne et en extrados du côté externe par rapport au caisson et en ce que chaque aile est agencée selon un angle déterminé par rapport à un plan sagittal, l’ouverture avant du caisson, qui est délimitée par les bords d’attaque des ailes, étant plus grande que l’ouverture arrière du caisson, qui est délimitée par les bords de fuite des ailes, de manière à favoriser l’écoulement et la compression du flux d’air admis entre les intrados tout en assurant la meilleure dépression possible sur les extrados, lorsque l’ensemble vélique est positionné face au vent. L’ensemble vélique selon l’invention présente notamment les avantages suivants : Possibilité de naviguer en route directe sans qu’il soit nécessaire de louvoyer, Meilleures allures de vitesse, Gains substantiels de temps de navigation, En mode propulsion, la dérive exercée sur la coque du navire par rapport à des voiles classiques est réduite en raison de la direction des flux d’air, Suppression ou limitation de l’utilisation des moteurs pour les manœuvres portuaires ou pour la mise au mouillage. Selon d’autres caractéristiques de l’invention : - chaque aile comporte une partie qui est montée pivotante par rapport au caisson de manière à permettre un ajustement de la force de propulsion de l’ensemble vélique par le réglage de la position angulaire de la partie pivotante, la partie pivotante comportant au moins une partie du bord de fuite et/ou du bord d’attaque ; - la partie pivotante est constituée par un volet qui est monté pivotant par rapport à une partie fixe de l’aile, le volet comportant une portion du bord de fuite de l’aile, de manière à permettre un ajustement de la force de propulsion de l’ensemble vélique par le réglage de la position angulaire du volet ; - chaque partie pivotante est montée mobile entre une position angulaire dite fermée, dans laquelle l’ouverture arrière du caisson est minimale, et une position angulaire dite d’ouverture maximale, dans laquelle la partie pivotante forme un angle supérieur ou égal à 60 degrés par rapport au plan sagittal ; - les deux ailes sont fixées par leurs extrémités à au moins une platine transversale ; - chaque platine comporte une face interne formant intrados et une face externe formant extrados aptes à favoriser l’écoulement et la compression du flux d’air admis dans le caisson ; - le caisson comporte un mât structurel qui s’étend à l’intérieur du caisson, entre les deux ailes, et qui est fixe par rapport au caisson ; - le mât structurel est monté à rotation sur un mât fixe qui s’étend au moins en partie à l’intérieur du mât structurel ; -le mât structurel comporte un profil aérodynamique en forme de goutte d’eau dans un plan transversal, de manière à former un extrados sur chacune de ses faces latérales ; - le mât structurel est décalé longitudinalement vers l’arrière, par rapport aux bords d’attaque des ailes ; - le mât structurel se prolonge au-dessus de l’extrémité supérieure des ailes par un tronçon d’extrémité supérieure, et le tronçon d’extrémité supérieure est équipé d’au moins une voile ; - le caisson comporte un capot supérieur qui relie les deux ailes et qui ferme la partie supérieure du caisson ; L’invention propose aussi un navire caractérisé en ce qu’il est équipé d’au moins un ensemble vélique réalisé selon l’une des caractéristiques précédentes. L’invention propose aussi une méthode de commande d’un ensemble vélique selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes, lorsque l’ensemble vélique est monté sur un navire, la méthode comportant les étapes suivantes : - détermination de la direction du vent, - détermination de la direction de déplacement souhaitée pour le navire, - orientation de l’ensemble vélique par rapport au vent en fonction de la direction du vent et de la direction de déplacement souhaitée, de la manière suivante : -- lorsque la direction de déplacement est proche de la direction du vent, le caisson est orienté avec son ouverture arrière face au vent et les parties pivotantes des ailes sont placées chacune dans une position angulaire comprise entre une position parallèle à la direction du vent et la position d’ouverture maximale, -- lorsque la direction de déplacement est proche d’une direction opposée à la direction du vent, le caisson est orienté avec son ouverture avant face au vent et les parties pivotantes des ailes sont placées chacune dans une position angulaire comprise entre la position parallèle à la direction du vent et la position de fermeture. Avantageusement, la méthode comprend une étape au cours de laquelle le navire est orienté avec sa poupe en direction du vent et le caisson est orienté avec son ouverture avant du côté de la poupe du navire, de manière à provoquer une marche arrière du navire. Brève description des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : est une vue en perspective qui représente schématiquement un navire faisant face au vent et équipé d’un ensemble vélique en caisson muni de deux voiles latérales conformément aux enseignements de l’invention ; est une vue en coupe transversale II-II qui représente schématiquement le navire de la et qui illustre la configuration des ailes de l’ensemble vélique lorsque ses volets sont dans une position fermée ; est un schéma qui représente en perspective l’ensemble vélique de la et qui illustre les flux d’air traversant le caisson ; est une vue similaire à celle de la qui illustre la configuration des ailes de l’ensemble vélique lorsque ses volets sont dans une position d’ouverture maximale et que le navire avance en vent arrière ; est une vue similaire à celle de la qui illustre la configuration des ailes de l’ensemble vélique lorsque le caisson est orienté vers le vent et que le navire avance selon une direction décalée angulairement par rapport à la direction du vent ; est une vue de dessus qui représente schématiquement une variante de montage des ailes sur la platine formant la partie inférieure du caisson ; est une vue en perspective qui représente schématiquement la variante de la . Ensemble vélique (10) destiné à équiper un navire (12) pour le propulser, caractérisé en ce qu’il comporte un caisson (14) ouvert à l’avant et à l’arrière et délimité sur les côtés par deux ailes verticales (20, 22) comportant chacune un bord d’attaque (24) à l’avant et un bord de fuite (26) à l’arrière, chaque aile (20, 22) comportant un profil aérodynamique en intrados (30) du côté interne et en extrados (32) du côté externe par rapport au caisson (14) et en ce que chaque aile (20, 22) est agencée selon un angle déterminé (a1) par rapport à un plan sagittal (P1), l’ouverture avant (16) du caisson (14) , qui est délimitée par les bords d’attaque (24) des ailes (20, 22), étant plus grande que l’ouverture arrière (18) du caisson (14), qui est délimitée par les bords de fuite (26) des ailes (20, 22), de manière à favoriser l’écoulement et la compression du flux d’air admis entre les intrados (30) tout en assurant la meilleure dépression possible sur les extrados (32), lorsque l’ensemble vélique (10) est positionné face au vent. Ensemble vélique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque aile (20, 22) comporte une partie (20, 22, 36) qui est montée pivotante par rapport au caisson (14) de manière à permettre un ajustement de la force de propulsion de l’ensemble vélique (10) par le réglage de la position angulaire de la partie pivotante, la partie pivotante (20, 22, 36) comportant au moins une partie du bord de fuite (26) et/ou du bord d’attaque (24). Ensemble vélique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la partie pivotante est constituée par un volet (36) qui est monté pivotant par rapport à une partie fixe (34) de l’aile (20, 22), le volet (36) comportant une portion du bord de fuite (26) de l’aile (20, 22), de manière à permettre un ajustement de la force de propulsion de l’ensemble vélique (10) par le réglage de la position angulaire du volet (36). Ensemble vélique (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque partie pivotante (20, 22, 36) est montée mobile entre une position angulaire dite fermée, dans laquelle l’ouverture arrière (18) du caisson (14) est minimale, et une position angulaire dite d’ouverture maximale, dans laquelle la partie pivotante (20, 22, 36) forme un angle (a2) supérieur ou égal à 60 degrés par rapport au plan sagittal (P1). Ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux ailes (20, 22) sont fixées par leurs extrémités (46, 48) à au moins une platine (42) transversale. Ensemble vélique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque platine (42) comporte une face interne formant intrados et une face externe formant extrados aptes à favoriser l’écoulement et la compression du flux d’air admis dans le caisson (14). Ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (14) comporte un mât structurel (50) qui s’étend à l’intérieur du caisson (14), entre les deux ailes (20, 22), et qui est fixe par rapport au caisson (14). Ensemble vélique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mât structurel (50) est monté à rotation sur un mât fixe (52) qui s’étend au moins en partie à l’intérieur du mât structurel (50). Ensemble vélique (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mât structurel (50) comporte un profil aérodynamique en forme de goutte d’eau dans un plan transversal, de manière à former un extrados sur chacune de ses faces latérales. Ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le mât structurel (50) est décalé longitudinalement vers l’arrière, par rapport aux bords d’attaque (24) des ailes (20, 22). Ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le mât structurel (50) se prolonge au-dessus de l’extrémité supérieure (48) des ailes (20, 22) par un tronçon d’extrémité supérieure, et en ce que le tronçon d’extrémité supérieure est équipé d’au moins une voile. Ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le caisson (14) comporte un capot (44) supérieur qui relie les deux ailes (20, 22) et qui ferme la partie supérieure du caisson (14). Navire (12) caractérisé en ce qu’il est équipé d’au moins un ensemble vélique (10) réalisé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Méthode de commande d’un ensemble vélique (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, prise en combinaison avec la revendication 4, lorsque l’ensemble vélique (10) est monté sur un navire (12) selon la revendication 13, la méthode comportant les étapes suivantes : - détermination de la direction du vent (Dv), - détermination de la direction de déplacement (Dd) souhaitée pour le navire (12), - orientation de l’ensemble vélique (10) par rapport au vent en fonction de la direction du vent (Dv) et de la direction de déplacement (Dd) souhaitée, de la manière suivante : -- lorsque la direction de déplacement (Dd) est proche de la direction du vent (Dv), le caisson (14) est orienté avec son ouverture arrière (18) face au vent et les parties pivotantes (36) des ailes (20, 22) sont placées chacune dans une position angulaire comprise entre une position parallèle à la direction du vent (Dv) et la position d’ouverture maximale, -- lorsque la direction de déplacement (Dd) est proche d’une direction opposée à la direction du vent (Dv), le caisson (14) est orienté avec son ouverture avant (16) face au vent et les parties pivotantes (36) des ailes (20, 22) sont placées chacune dans une position angulaire comprise entre la position parallèle à la direction du vent (Dv) et la position fermée. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu’elle comprend une étape au cours de laquelle le navire est orienté avec sa poupe en direction du vent et le caisson est orienté avec son ouverture avant du côté de la poupe du navire, de manière à provoquer une marche arrière du navire.