Brevet FR3133833A1 — publié le 20230929

Un système de commande automatique d’une aile de traction (1) destinée à tracter un véhicule nautique (100), comprenant : - une aile (2) ; - - un mât (3) ayant une extrémité inférieure (32) solidaire au véhicule nautique (100) ; - un boîtier de commande de l’aile (5) positionné en dessous de l’aile et relié à l’aile par l’intermédiaire d’au moins deux suspentes (7G, 7D) et de deux lignes de commande (8G, 8D); - une ligne de rapatriement de l’aile (4) ayant une extrémité supérieure (4A) fixée sur l’aile et une extrémité inférieure (4B) reliée à un premier treuil (12) solidaire au véhicule nautique; - un câble de traction (6) ayant une extrémité reliée au boîtier de commande de l’aile (5) et une autre extrémité reliée à un second treuil (13) solidaire au véhicule nautique ; - un dispositif d’entraînement en rotation (40) configuré pour entraîner en rotation le boîtier de commande de l’aile (5) pour générer une action d’enroulement et de déroulement des suspentes et des lignes de commande sur le boîtier. Figure de l’abrégé : Figure 1 SYSTEME DE COMMANDE AUTOMATIQUE D’UNE AILE DE TRACTION La présente invention relève du domaine des systèmes permettant d’assurer une fonction de traction à l’aide d’une aile. Plus précisément, le système de la présente invention permet de commander de manière automatique le pliage, le décollage, l’atterrissage ainsi que le vol de l’aile pendant toutes les phases de son utilisation. Il est connu d’utiliser une aile, du type des ailes utilisées en kite-surf ou en parapente pour tracter un bateau. Un tel dispositif de traction peut être utilisé comme principal système de propulsion pour le bateau. Il peut également être utilisé pour fournir une traction, complémentaire au système de propulsion motorisé du bateau, ce qui permet de réaliser une économie de consommation de carburant. De manière générale, une aile comporte une voilure et une pluralité de suspentes ayant chacune une extrémité reliée à une face inférieure de la voilure et une autre extrémité reliée à une extrémité d’un câble de traction. L’autre extrémité du câble de traction est rattachée à un treuil installé sur le pont du bateau auquel il est rigidement solidarisé. Le treuil, entraîné généralement par un moteur, a pour fonction de faire varier la longueur du câble de traction et donc la hauteur de l’aile par rapport au bateau. L’action de ce treuil permet ainsi de pouvoir décoller l’aile et de pouvoir la ramener près du pont du bateau en fonction des besoins et des conditions météorologiques. Toutefois, aucune solution n’est proposée pour ranger de manière automatique et aisée la voilure et les nombreuses suspentes qui y sont attachées après la phase d’atterrissage de l’aile près du bateau. Or, lorsque le dispositif de traction est destiné à équiper un navire, de type cargo, l’aile présente une dimension et une masse relativement importantes qui peut rendre l’opération de pliage problématique voir dangereuse pour l’équipage lorsque les conditions météorologiques sont mauvaises. Un autre problème associé à une aile de grande dimension est de pouvoir proposer un pilotage efficace de son vol lorsqu’elle est située à haute altitude afin d’utiliser la vitesse du vent. Un objet de la présente invention est de proposer un système de commande de l’aile, avec un encombrement réduit, qui permet d’automatiser les différentes phases d’utilisation de l’aile, à savoir, le décollage, l’atterrissage et le vol de l’aile. Un autre objet de la présente invention est de proposer un système de commande qui permet de plier de manière aisée et automatique l’aile et les différentes suspentes. Résumé La présente divulgation vient améliorer la situation. Il est proposé un système de commande automatique d’une aile de traction destinée à tracter un véhicule nautique, comprenant : -une aile; - un mât ayant une extrémité inférieure solidaire au véhicule nautique; - un boîtier de commande de l’aile positionné en dessous de l’aile et relié à l’aile par l’intermédiaire d’au moins deux suspentes et de deux lignes de commande; - une ligne de rapatriement de l’aile ayant une extrémité supérieure fixée sur l’aile et une extrémité inférieure reliée à un premier treuil solidaire au véhicule nautique; - un câble de traction ayant une extrémité reliée au boîtier de commande de l’aile et une autre extrémité reliée à un second treuil solidaire au véhicule nautique ; - un dispositif d’entraînement en rotation configuré pour entraîner en rotation le boîtier de commande de l’aile pour générer une action d’enroulement et de déroulement des suspentes et des lignes de commande sur le boîtier. Selon un mode de réalisation, le dispositif d’entraînement en rotation comprend un premier moteur et un arbre d’entraînement d’axe de rotation AA’, ledit arbre étant apte à être couplé au boîtier par des éléments d’engrenage de sorte que la rotation de l’arbre entraîne la rotation du boîtier autour de l’axe longitudinal principal BB’ du boîtier. De préférence, les éléments d’engrenage comprennent deux éléments d’engrenage solidaires de l’arbre d’entraînement et deux éléments d’engrenage correspondants solidaires aux extrémités du boîtier, les éléments d’engrenage du boîtier coopérant avec les deux éléments d’engrenage de l’arbre pour l’entraînement en rotation du boîtier autour de son axe principal BB’. Selon un mode de réalisation, le boîtier de commande de l’aile comprend : - un deuxième moteur configuré pour commander une action d’enroulement et de déroulement des deux lignes de commande pour varier de manière symétrique la longueur des deux lignes de commande ; - un troisième moteur configuré pour commander un déplacement en translation de deux éléments de fixation mobiles couplés chacun à une ligne de commande pour varier de manière asymétrique la longueur des deux lignes de commande. De préférence, le boîtier de commande comprend un système de blocage des lignes de commande pour réduire les efforts du deuxième moteur. Les caractéristiques exposées dans les paragraphes suivants peuvent, optionnellement, être mises en œuvre, indépendamment les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : Le système comprend en outre un premier groupe de capteurs positionnés sur l’aile et configurés pour obtenir des informations relatives à la position et à l’orientation de l’aile, un deuxième groupe de capteurs situés dans le boîtier de commande et configurés pour obtenir des informations relatives à la position et l’orientation du boîtier, un troisième groupe de capteurs situés au niveau de l’extrémité inférieure du mât et configurés pour obtenir des informations relatives au positionnement du véhicule, un quatrième groupe de capteurs situés sur l’extrémité supérieure du mât et configurés pour obtenir des informations relatives à la vitesse et la direction du flux d’air. Chacun des groupes de capteurs comprend au moins un capteur choisi dans un groupe de capteurs comprenant : un GPS (GPS1, GPS2, GPS3, GPS4), un capteur d’unités de mesure inertielle (IMU1, IMU2, IMU3, IMU4), un baromètre (BAROM1, BAROM2, BAROM3, BAROM4), un capteur de pression (PITOT1, PITOT4). Le système comprend en outre une caméra située au niveau de l’extrémité inférieure du mât adaptée pour détecter la position de l’aile. Le système comprend une unité de contrôle des lignes de commande configurée pour générer au moins un signal représentatif d’une action agissant sur les lignes de commande à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et pour commander le deuxième moteur et le troisième moteur à partir dudit signal pour varier la longueur des deux lignes de commande. Le système comprend en outre une unité de commande automatique de rapatriement, d’atterrissage et de décollage de l’aile configurée pour : - générer un signal représentatif d’une action d’enroulement et de déroulement de la ligne de rapatriement à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et de commander le premier treuil à partir dudit signal transmis ; - générer un signal représentatif d’une action d’enroulement et de déroulement du câble de traction à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et de commander le second treuil à partir dudit signal transmis ; - générer un signal représentatif d’une action de mise en rotation du boîtier de commande (5) et de commander la mise en rotation du dispositif d’entraînement en rotation. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le système comprend une ligne de pliage fixée sur les caissons de l’aile le long du bord d’attaque de l’aile, la ligne de pliage étant reliée à une extrémité supérieure de la ligne de rapatriement. Selon un autre mode de réalisation, le système comprend un système de blocage configuré pour permettre le passage de la ligne de rapatriement avant la liaison de son extrémité supérieur à la ligne de pliage, le système de blocage comprenant une pièce fixe solidarisée à l’extrémité supérieure du mât et une pièce mobile fixée sur le bord d’attaque de l’aile, le système de blocage comprenant une position de blocage dans laquelle la pièce mobile et la pièce fixe sont séparées pour bloquer une portion de la ligne de rapatriement proche de l’extrémité supérieur et une position passante dans laquelle la pièce mobile est engagée dans la pièce fixe pour libérer ladite portion de la ligne de rapatriement de sorte qu’une action agissant sur la ligne de rapatriement entraîne une mise en tension de la ligne de pliage pour plier l’aile ou une libération de la ligne de pliage pour déplier l’aile. La pièce fixe comprend un corps fixe creux avec un logement interne et une butée située à une distance prédéterminée par rapport au corps fixe, la pièce mobile comprend un corps mobile creux, un tube creux qui s’étend en saillie par rapport au corps creux et solidaire au corps creux, et un élément de blocage longitudinal compressible reçu dans le tube creux, ledit élément de blocage comprenant une lumière pour le passage de la ligne de rapatriement, le corps mobile creux étant mobile en translation dans le logement interne du corps fixe creux de sorte que son déplacement provoque le déplacement en translation du tube afin de placer l’élément de blocage longitudinal compressible dans une position de blocage dans laquelle il n’est pas comprimé pour exercer une contrainte sur la ligne de rapatriement et une position passante dans laquelle il est comprimé contre la butée pour libérer la contrainte sur la ligne de rapatriement. De préférence, le système comprend un dispositif de verrouillage pour verrouiller la pièce mobile en position dans la pièce fixe. Selon une forme de réalisation, le système comprend une unité centrale de contrôle comprenant un dispositif d’affichage adapté pour afficher au moins une trajectoire de navigation du véhicule et la position du véhicule, une interface d’entrée permettant à un opérateur de saisir des paramètres de navigation et une unité de stockage de donnée. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 La montre une vue schématique d’un système de commande automatique d’une aile de traction selon un mode de réalisation. Fig. 2A La montre une vue schématique en coupe du boîtier de commande dans une configuration dans laquelle le moteur trim entraîne une réduction symétrique de la longueur de la ligne de commande gauche et celle de la ligne de commande droite. Fig. 2B La montre une vue schématique en coupe du boîtier de commande dans une configuration dans laquelle le moteur trim entraîne une augmentation symétrique de la longueur de la ligne de commande gauche et celle de la ligne de commande droite. Fig. 3A La montre une vue schématique en coupe du boîtier de commande dans une configuration dans laquelle le moteur de commande entraîne une diminution de la longueur de la ligne de commande gauche et une augmentation de la longueur de la ligne de commande droite. Fig. 3B La montre une vue schématique en coupe du boîtier de commande dans une configuration dans laquelle le moteur de commande entraîne une augmentation de la longueur de la ligne de commande gauche et une diminution de la longueur de la ligne de commande droite. Fig. 4 La montre une vue schématique de face d’un dispositif d’entraînement en rotation du boîtier de commande selon un mode de réalisation, dans une configuration de couplage avec le boîtier de commande. Fig. 5A La montre une vue schématique du système de commande dans une configuration dans laquelle le boîtier de commande est ramenée au niveau de l’extrémité inférieure du mât et l’aile est pliée avec les suspentes et les lignes de commande enroulées autour du boîtier. Fig. 5B La montre une vue schématique du système de commande dans une configuration dans laquelle le boîtier de commande est positionné au niveau de l’extrémité inférieure du mât et les suspentes et les lignes de commande ont été déroulées au moyen du dispositif d’entraînement en rotation de sorte que l’aile pliée est située au niveau de l’extrémité supérieure de l’aile. Fig. 5C La montre une vue schématique du système de commande dans une configuration dans laquelle le boîtier de commande est positionné au niveau de l’extrémité inférieure du mât et l’aile située au niveau de l’extrémité supérieure de l’aile est dépliée. Fig. 6A La montre une vue schématique de face de l’aile dépliée munie d’une ligne de pliage. Fig. 6B La montre une vue schématique de dessus de l’aile dépliée des figures 5C et 6A. Fig. 7A La montre une vue schématique en perspective d’un système de blocage dans une configuration de blocage dans laquelle la pièce mobile est engagée dans la pièce fixe pour bloquer une portion de la ligne de rapatriement avant le point de fixation entre son extrémité supérieure et le milieu de la ligne de pliage. Fig. 7B La montre une vue schématique en coupe de profil du système de blocage de la . Fig. 8 La montre une vue schématique des différents groupes de capteurs du système de commande automatique selon un mode de réalisation. Fig. 9 La montre une vue schématique fonctionnelle du système de commande. Le système de commande de la présente invention peut être utilisé pour tracter un véhicule nautique, tel qu’un navire, en complément du système de propulsion motorisé, permettant ainsi de réaliser une économie de consommation de carburant. Le système de commande de la présente invention peut également être utilisé comme le principal système de propulsion pour tracter un bateau. Système de commande automatique d’une aile de traction (1) destinée à tracter un véhicule nautique (100), comprenant : - une aile (2) ; - - un mât (3) ayant une extrémité inférieure (32) solidaire au véhicule nautique (100) ; - un boîtier de commande de l’aile (5) positionné en dessous de l’aile et relié à l’aile par l’intermédiaire d’au moins deux suspentes (7G, 7D) et de deux lignes de commande (8G, 8D); - une ligne de rapatriement de l’aile (4) ayant une extrémité supérieure (4A) fixée sur l’aile et une extrémité inférieure (4B) reliée à un premier treuil (12) solidaire au véhicule nautique; - un câble de traction (6) ayant une extrémité reliée au boîtier de commande de l’aile (5) et une autre extrémité reliée à un second treuil (13) solidaire au véhicule nautique ; - un dispositif d’entraînement en rotation (40) configuré pour entraîner en rotation le boîtier de commande de l’aile (5) pour générer une action d’enroulement et de déroulement des suspentes et des lignes de commande sur le boîtier. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif d’entraînement en rotation (40) comprend un premier moteur (41) et un arbre d’entraînement d’axe de rotation AA’ (42), ledit arbre étant apte à être couplé au boîtier (5) par des éléments d’engrenage (43G, 43D, 52G, 52D) de sorte que la rotation de l’arbre entraîne la rotation du boîtier autour de l’axe longitudinal principal BB’ du boîtier. Système selon la revendication 2, dans lequel les éléments d’engrenage comprennent deux éléments d’engrenage (43G, 43D) solidaires de l’arbre d’entraînement et deux éléments d’engrenage (52G, 52D) correspondants solidaires aux extrémités du boîtier (5), les éléments d’engrenage (52G, 52D) du boîtier coopérant avec les deux éléments d’engrenage (43G, 43D) de l’arbre pour l’entraînement en rotation du boîtier autour de son axe principal BB’. Système selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le boîtier de commande de l’aile (5) comprend : - un deuxième moteur (65) configuré pour commander une action d’enroulement et de déroulement des deux lignes de commande (8G, 8D) pour varier de manière symétrique la longueur des deux lignes de commande; - un troisième moteur (64) configuré pour commander un déplacement en translation de deux éléments de fixation mobiles (66G, 66D) couplés chacun à une ligne de commande (8G, 8D) pour varier de manière asymétrique la longueur des deux lignes de commande. Système selon l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le boîtier de commande (5) comprend un système de blocage des lignes de commande (63) pour réduire les efforts du deuxième moteur (65). Système selon l’une des revendications 1 à 5, comprenant en outre un premier groupe de capteurs (101) positionnés sur l’aile (2) et configurés pour obtenir des informations relatives à la position et à l’orientation de l’aile, un deuxième groupe de capteurs (102) situés dans le boîtier de commande (5) et configurés pour obtenir des informations relatives à la position et l’orientation du boîtier, un troisième groupe de capteurs (103) situés au niveau de l’extrémité inférieure du mât (3) et configurés pour obtenir des informations relatives au positionnement du véhicule, un quatrième groupe de capteurs (104) situés sur l’extrémité supérieure du mât et configurés pour obtenir des informations relatives à la vitesse et la direction du flux d’air. Système selon la revendication 6, dans lequel chacun des groupes de capteurs comprend au moins un capteur choisi dans un groupe de capteurs comprenant : un GPS (GPS1, GPS2, GPS3, GPS4), un capteur d’unités de mesure inertielle (IMU1, IMU2, IMU3, IMU4), un baromètre (BAROM1, BAROM2, BAROM3, BAROM4), un capteur de pression (PITOT1, PITOT4). Système selon l’une des revendications 1 à 7, comprenant en outre une caméra (105) située au niveau de l’extrémité inférieure du mât adaptée pour détecter la position de l’aile. Système selon l’une des revendications 7 à 8, comprenant une unité de contrôle des lignes de commande (90) configurée pour générer au moins un signal représentatif d’une action agissant sur les lignes de commande (8G, 8D) à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et pour commander le deuxième moteur (65) et le troisième moteur (64) à partir dudit signal pour varier la longueur des deux lignes de commande. Système selon l’une des revendications 7 à 9, comprenant en outre une unité de commande automatique de rapatriement, d’atterrissage et de décollage de l’aile (94) configurée pour : - générer un signal représentatif d’une action d’enroulement et de déroulement de la ligne de rapatriement (4) à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et de commander le premier treuil (12) à partir dudit signal transmis ; - générer un signal représentatif d’une action d’enroulement et de déroulement du câble de traction (6) à partir des informations transmises par les groupes de capteurs et de commander le second treuil (13) à partir dudit signal transmis ; - générer un signal représentatif d’une action de mise en rotation du boîtier de commande (5) et de commander la mise en rotation du dispositif d’entraînement en rotation (40). Système selon l’une des revendications 1 à 10, comprenant une ligne de pliage (24) fixée sur les caissons (26) de l’aile le long du bord d’attaque (21) de l’aile (2), la ligne de pliage étant reliée à une extrémité supérieure (4A) de la ligne de rapatriement (4). Système selon la revendication 11, comprenant un système de blocage (200) configuré pour permettre le passage de la ligne de rapatriement (4) avant la liaison de son extrémité supérieur (4A) à la ligne de pliage, le système de blocage comprenant une pièce fixe (201) solidarisée à l’extrémité supérieure du mât (3) et une pièce mobile (202) fixée sur le bord d’attaque de l’aile (2), le système de blocage comprenant une position de blocage dans laquelle la pièce mobile et la pièce fixe sont séparées pour bloquer une portion de la ligne de rapatriement (4) proche de l’extrémité supérieur (4A) et une position passante dans laquelle la pièce mobile (202) est engagée dans la pièce fixe pour libérer ladite portion de la ligne de rapatriement (4) de sorte qu’une action agissant sur la ligne de rapatriement (4) entraîne une mise en tension de la ligne de pliage (24) pour plier l’aile (2) ou une libération de la ligne de pliage (24) pour déplier l’aile (2). Système selon la revendication 12, dans lequel la pièce fixe (201) comprend un corps fixe creux (209) avec un logement interne et une butée (204) située à une distance prédéterminée par rapport au corps fixe (209), la pièce mobile (202) comprend un corps mobile creux (210), un tube creux (206) qui s’étend en saillie par rapport au corps creux (210) et solidaire au corps creux, et un élément de blocage longitudinal compressible (205) reçu dans le tube creux, ledit élément de blocage (205) comprenant une lumière pour le passage de la ligne de rapatriement (4), le corps mobile creux (210) étant mobile en translation dans le logement interne du corps fixe creux (209) de sorte que son déplacement provoque le déplacement en translation du tube afin de placer l’élément de blocage longitudinal compressible (205) dans une position de blocage dans laquelle il n’est pas comprimé pour exercer une contrainte sur la ligne de rapatriement (4) et une position passante dans laquelle il est comprimé contre la butée (204) pour libérer la contrainte sur la ligne de rapatriement (4). Système selon la revendication 12 ou 13, comprenant un dispositif de verrouillage (208) pour verrouiller la pièce mobile (202) en position dans la pièce fixe (201). Système selon l’une des revendications 1 à 14, comprenant une unité centrale de contrôle (107) comprenant un dispositif d’affichage adapté pour afficher au moins une trajectoire de navigation du véhicule et la position du véhicule, une interface d’entrée permettant à un opérateur de saisir des paramètres de navigation et une unité de stockage de donnée.