Brevet FR3146458A1 — publié le 20240913

TITRE : VOILURE D’EMBARCATION NAUTIQUE ET EMBARCATION NAUTIQUE LA COMPORTANT La voilure (80) d’embarcation nautique comportant un pont, comporte : - un mât (81) monté incliné par rapport au pont de l’embarcation, sur un arbre motorisé d’axe de rotation incliné par rapport au pont de l’embarcation, - une pluralité de longerons (85) montés inclinés par rapport au mât, de part et d’autre du mât, - entre les extrémités de deux longerons successifs se trouvant du même côté du mât, une voile (83) et des moyens motorisés de déploiement et de repliement de cette voile. Dans des modes de réalisation, au moins une voile comporte une demi-voile amont rigide (83) et une demi-voile aval rigide (82) reliées entre elles par une charnière (86) montée entre deux extrémités de longerons (85) successifs. Figure pour l’abrégé : Figure 9. VOILURE D’EMBARCATION NAUTIQUE ET EMBARCATION NAUTIQUE LA COMPORTANT Domaine technique de l’invention La présente invention vise une voilure d’embarcation nautique et une embarcation nautique la comportant. Elle s’applique, notamment, au domaine de la navigation à voile d’un navire de commerce. État de la technique Les projets de navires à voiles pour réduire la production de CO2 dépendent tous d’une équation très simple permettant la quantification de la force aérodynamique développée par une voile : F = 0,5*ρ*s* v² *Coef Formule dans laquelle : F est la force exprimée en Newton, Ρ est la masse volumique de l’air, S est la surface de la voile, V est la vitesse du vent apparent, et Coef est le coefficient de rendement dépendant de la forme de l’allongement de la rugosité, du nombre de Reynolds etc. Certains projets cherchent à augmenter la portance de la voile et à réduire sa trainée en utilisant des profils épais (type aile d’avion). D’autres projets, pour augmenter la force aérodynamique jouent sur la vitesse en allant chercher le vent en altitude ou en créant artificiellement une survitesse par la rotation de cylindre. Le coefficient de portance généré par un profil épais asymétrique plafonne aux alentours de 1,7. Un profil épais symétrique demande deux fois plus de matière qu’un profil mince, par exemple une voile souple, qui aura un coefficient de portance à peu près similaire, compris entre 1 et 1,2. La réduction relative de la trainée avec un profil épais sera un avantage prépondérant pour les configurations dans lesquelles l’angle du vent apparent est très proche de la route du voilier (multicoque de course ou cargo utilisant la voile en appoint). La vitesse du vent à 200 m d’altitude est de 50% plus forte qu’au sol, du fait du carré de la vitesse on peut espérer à surface égale doubler la force propulsive. Il suffit de stabiliser un cerf-volant d’une surface de plusieurs centaines de mètres carrés. Cependant, aucune des voilures décrites ci-dessus ne réunit l’ensemble des qualités nécessaires à un gréement pour un navire de commerce : - une surface importante, car le vent moyen est relativement faible, - une réduction facile de la surface, car le vent peut être fort ou très fort, - un tirant d’air limité, le tirant d’air étant la hauteur totale du gréement, - des profils efficaces au petits Rn, c’est-à-dire par petit temps, - une bonne résistance dans les vents forts, - un faible encombrement sur le pont, pour faciliter les opérations portuaires, - une automatisation complète, pour ne pas influer sur le nombre de membres d’équipage, - une bonne capacité d’effacement, c’est-à-dire de pouvoir se mettre très rapidement en drapeau avec une résistance minimum, - être peu onéreux et - être durable. La présente invention propose, avec au moins une voilure biplan, d’obtenir tout ou partie des qualités énumérées ci-dessus. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier de la voilure objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : représente, schématiquement et en perspective, le concept inventif général de l’invention, représente, schématiquement et en vue de dessus, un premier mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention, représente, schématiquement et en perspective la voilure illustrée en , partiellement déployée et partiellement repliée, représente, schématiquement et en perspective, un deuxième mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention partiellement déployée et partiellement repliée, représente, schématiquement et en vue de côté, un premier mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, représente, schématiquement et en vue de dessus, différentes allures d’un deuxième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, toutes voilures déployées, représente, schématiquement et en vue de côté, un troisième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, avec des voilures partiellement déployées et partiellement repliées, représente, schématiquement et en vue de dessus, l’embarcation illustrée en , les mâts étant pivotés pour dégager le pont de l’embarcation, représente, schématiquement et en perspective, un troisième mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention partiellement déployée et partiellement repliée, représente, schématiquement et en vue de dessus, un mécanisme de déploiement et de repliement de la voilure illustrée en , représente, schématiquement et en vue de dessus, différentes allures d’un quatrième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, toutes voilures déployées, et représente, schématiquement et en vue de côté, un cinquième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention. Description détaillée La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle. Comme on le comprend à la lecture de la présente description, divers concepts inventifs peuvent être mis en œuvre par une ou plusieurs méthodes ou dispositifs décrits ci-après, dont plusieurs exemples sont ici fournis. Les actions ou étapes réalisées dans le cadre de la réalisation du procédé ou du dispositif peuvent être ordonnées de toute manière appropriée. En conséquence, il est possible de construire des modes de réalisation dans lesquels les actions ou étapes sont exécutées dans un ordre différent de celui illustré, ce qui peut inclure l'exécution de certains actes simultanément, même s'ils sont présentés comme des actes séquentiels dans les modes de réalisation illustrés. L'expression "et/ou", telle qu'elle est utilisée dans le présent document et dans les revendications, doit être comprise comme signifiant "l'un ou l'autre ou les deux" des éléments ainsi conjoints, c'est-à-dire des éléments qui sont présents de manière conjonctive dans certains cas et de manière disjonctive dans d'autres cas. Les éléments multiples énumérés avec "et/ou" doivent être interprétés de la même manière, c'est-à-dire "un ou plusieurs" des éléments ainsi conjoints. D'autres éléments peuvent éventuellement être présents, autres que les éléments spécifiquement identifiés par la clause "et/ou", qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, une référence à "A et/ou B", lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un langage ouvert tel que "comprenant" peut se référer, dans un mode de réalisation, à A seulement (incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à B seulement (incluant éventuellement des éléments autres que A) ; dans un autre mode de réalisation encore, à A et B (incluant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Telle qu'elle est utilisée dans la présente description et dans les revendications, l'expression "au moins un", en référence à une liste d'un ou de plusieurs éléments, doit être comprise comme signifiant au moins un élément choisi parmi un ou plusieurs éléments de la liste d'éléments, mais n'incluant pas nécessairement au moins un de chaque élément spécifiquement énuméré dans la liste d'éléments et n'excluant pas toute combinaison d'éléments dans la liste d'éléments. Cette définition permet également la présence facultative d'éléments autres que les éléments spécifiquement identifiés dans la liste des éléments auxquels l'expression "au moins un" fait référence, qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, "au moins l'un de A et B" (ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A ou B", ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A et/ou B") peut se référer, dans un mode de réalisation, à au moins un, incluant éventuellement plus d'un, A, sans B présent (et incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B, sans A présent (et comprenant éventuellement des éléments autres que A) ; dans encore un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, A, et au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B (et comprenant éventuellement d'autres éléments) ; etc. Dans les revendications, ainsi que dans la description ci-dessous, toutes les expressions transitoires telles que "comprenant", "incluant", "portant", "ayant", "contenant", "impliquant", "tenant", "composé de", et autres, doivent être comprises comme étant ouvertes, c'est-à-dire comme signifiant incluant, mais non limité à. Seules les expressions transitoires "consistant en" et "consistant essentiellement en" doivent être comprises comme des expressions transitoires fermées ou semi-fermées, respectivement. On observe, sur la , une voilure 20 d’une embarcation nautique (non représentée) comportant un pont 24. Cette voilure 20 comporte un mât 21 monté incliné par rapport au pont 24 de l’embarcation, sur un arbre motorisé (non représenté) d’axe de rotation 25 incliné par rapport au pont de l’embarcation. Généralement, le mât et l’axe de rotation 25 sont verticaux, mais, dans des variantes, ils sont obliques. L’axe de l’arbre correspond généralement à l’axe du mât 21. La voilure 20 comporte aussi une pluralité de longerons (non représentés) montés inclinés par rapport au mât 21, de part et d’autre du mât 21. La voilure 20 comporte de chaque côté du mât 21, au moins une voile 22 et 23 et des moyens motorisés de déploiement et de repliement de cette voile (non représentés). Par exemple, des enrouleurs (non représentés) sont positionnés à l’extrémité au vent des vergues 36 et permettent de déployer ou de replier les voiles souples 32 et 33. Le système d’enroulement des voiles est généralement constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un filin fixe. La voile est associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. La voilure 20 est ainsi biplan, avec des voiles 22 et 23 lui permettant de capter une plus grande part de la force du vent. Dans le premier mode de réalisation de la voilure, illustré en figures 2 et 3, le mât 31 porte plusieurs longerons 35 inclinés par rapport au mât 31. Dans ce mode de réalisation, les longerons 35 s’étendent dans des plans perpendiculaires au mât 31, à différentes hauteurs sur le mât 31. Chaque extrémité de chaque longeron 35 porte une vergue 36. Les vergues 36 sont parallèles entre elles. Chaque voile est souple et montée entre deux vergues parallèles. Préférentiellement, les vergues 36 d’un côté du mât 31 sont parallèles entre elles. Les vergues 36 d’un côté du mât 31 sont préférentiellement parallèles aux vergues 36 de l’autre côté du mât 31. Dans des variantes, les orientations des vergues d’un côté du mât sont indépendantes des orientations des vergues de l’autre côté du mât, les liaisons entre les vergues et les longerons étant pivotantes et motorisées à cet effet. Dans des variantes, les longerons sont en deux parties montées sur une liaison pivot d’axe parallèle à celui du mât et une motorisation fait varier l’angle entre ces deux parties des longerons. Entre deux vergues 36 successives du même côté du mât 31 se trouve une voile souple, par exemple en toile. Les voiles souples à gauche du mât 31 sont référencées 32 et les voiles souples à droite du mât 31 sont référencées 33. Un filin 37 relie deux extrémités de vergues 36 successives du même côté du mât 31, en avant de la voilure (à gauche en figures 2 et 3), c’est-à-dire au vent. Ce filin 37 retient le bord avant de la voile souple 32 ou 33. En figures 2 et 3, on a représenté, de chaque côté du mât 31, trois voiles souples 32 et 33 tendues entre quatre vergues 36. Bien entendu, le nombre de voiles et de vergues peut être différent dans des variantes de ce premier mode de réalisation de la voilure objet de l’invention. Sur la , on observe, sous forme des flèches F1 et F2, les résultantes des forces aérodynamiques sur les voiles 32 et 33 pour un vent de travers. On note que ces résultantes F1 et F2 sont en arrière de l’axe de rotation 25 et rendent donc la voilure 30 en capacité d’effacement. Plus généralement, la position de la force aérodynamique dépend de l’incidence du profil avec le vent. Dans le cas présent cette force est située à environ 25% de la longueur de la corde. Cette situation est la plus défavorable pour que le gréement ait une capacité d’effacement. Elle correspond à une incidence faible, de l’ordre de 20°. Quand l’incidence augmente, le point d’application de la force « recule » pour finir à 50% de la corde pour une incidence de 90°. En d’autres termes, si la rotation du mât 31 est libre autour de l’axe de rotation 25, la voilure 30 s’oriente automatiquement vers le vent, ce qui a pour effet d’annuler les résultantes des forces aérodynamiques. Le deuxième mode de réalisation de la voilure 40 illustré en est similaire au premier mode de réalisation, avec deux voiles souples de chaque côté du mât, si ce n’est que le mât 31 est remplacé par deux mâts parallèles 38 et 39 qui portent conjointement les longerons 35 et les vergues 36. On observe, en , une embarcation nautique 50 munie de deux mâts 31 sur son pont 54 et de deux voilures 30 autour de ces mâts 31. Dans cette , toutes les voiles 32 et 33 sont déployées et tendues. Comme illustré en , dans les différentes allures de l’embarcation nautique 60 comportant la voilure 30, la rotation motorisée du mât 31 permet de capter la puissance du vent, selon des orientations de voiles connues dans l’art antérieur. On observe, en , une embarcation nautique 70 munie d’une voilure 30 autour d’un mât de misaine 31 et d’une voilure 40 autour d’un double mât d’artimon 38 et 39. Dans cette , les voiles supérieures 32 et 33 sont repliées et les voiles inférieures 32 et 33 sont déployées et tendues. On observe, en , l’embarcation 50 présentant ses voilures 30 dégagées de l’aplomb du pont de l’embarcation. À cet effet, le mât 31 de misaine est retourné pour que l’extension maximale des vergues 36 soit tournée vers la proue de l’embarcation 50. Inversement, le mât 31 d’artimon est en position où l’extension maximale des vergues 36 est tournée vers la poupe de l’embarcation 50. La mise en œuvre de la présente invention permet ainsi de libérer la partie centrale du pont 54 de l’embarcation 50 de tout élément de voilure en surplomb, ce qui facilite le chargement ou le déchargement de matériels ou autres produits. Dans les deux premiers modes de réalisation de la voilure, 30 et 40, ces voilures sont biplan entoilé et auto effaçable. Les vergues sont droites et les forces aérodynamiques sont en arrière de l’axe de rotation 25 du mât 31 ou 38 et 39. Ces deux premiers modes de réalisation 30 et 40 de la voilure objet de l’invention présentent les avantages suivants : - une surface de voile importante, - un tirant d’air limité, - une bonne résistance dans les vents forts, - un faible encombrement au pont, - automatisation du moteur de rotation du mât, - auto effaçable. Dans le troisième mode de réalisation de la voilure, illustré en figures 9 à 12, un mât 81 porte plusieurs longerons 85 inclinés par rapport au mât 81. Dans ce mode de réalisation, les longerons 85 s’étendent dans des plans perpendiculaires au mât 81, à différentes hauteurs sur le mât 81. Chaque extrémité de chaque longeron 85 porte un arbre de rotation 89 (voir ) d’une demi-voile rigide 83 par rapport à une demi-voile rigide aval 82. Une charnière 86 et un moyen de déploiement et de repliement 87 relient la demi-voile aval 82 à une demi-voile amont 83. On note que les arbres de rotation 89 (voir ) portés par les extrémités de longerons 85 du même côté du mât peuvent être indépendants et mis en rotation indépendamment par plusieurs moteurs (non représentés), ou confondus et, dans ce cas, être mis en rotation pour le même moteur (non représenté). En , une demi-voile amont 83 est repliée sur une demi-voile aval 82 et trois demi-voiles amont 83 sont déployées. Comme illustré en , le moyen de déploiement et de repliement 87 reliant la demi-voile aval 82 à une demi-voile amont 83 peut être un vérin, par exemple électrique ou hydraulique. L’augmentation de l’extension de ce vérin permet le déploiement de la demi-voile amont 83. Au contraire, la réduction de l’extension du vérin permet le repliement de la demi-voile amont 83 sur la demi-voile aval 82. En figures 9 et 12, on a représenté, de chaque côté du mât 81, deux voiles articulés entre trois longerons 85. Bien entendu, le nombre de voiles et de longerons peut être différent dans des variantes de ce troisième mode de réalisation de la voilure objet de l’invention. Comme illustré en , dans les différentes allures d’un quatrième mode de réalisation de l’embarcation nautique 90 comportant la voilure 80, la rotation motorisée du mât 81 autour de l’axe de rotation 25 et le déploiement et le repliement des demi-voiles rigides amont 83 permet de capter la puissance du vent, selon des orientations de voiles connues dans l’art antérieur. Cependant, un moyen de commande des moyens 87 de déploiement et de repliement des demi-voiles rigides amont 83 est configuré pour replier les demi-voiles 83 au virement et à l’empannage de l’embarcation 90 et pour inverser la courbure de la voile déployée, entre tribord et bâbord amure. On observe, en , un cinquième mode de réalisation d’une embarcation nautique 100 munie d’une voilure 80 autour d’un mât de misaine 81 et d’une voilure 80 autour d’un mât d’artimon 81. Dans cette , les demi-voiles amont 83 sont repliées. On note que, par vent fort, les demi-voiles amont 83 peuvent être repliées, tout en maintenant une prise au vent pour faire avancer l’embarcation. Au contraire, par vent faible, les demi-voiles amont 83 sont déployées pour maximiser la pise au vent. Le troisième mode de réalisation de la voilure 80 objet de l’invention présente les avantages suivants : - elle est auto effaçable dans toutes les conditions de vent, - elle présente une surface importante, - elle présente un tirant d’air limité, - elle présente des profils efficaces au petits Rn, - elle a une forte résistance dans les vents forts, - elle a un faible encombrement sur le pont, - elle est facile à automatiser, avec une motorisation de la rotation du mât au tour de l’axe de rotation 25 et une motorisation de la rotation des demi-voiles amont autour de l’axe des charnières 86, et - elle est durable. Bien entendu, comme dans le deuxième mode de réalisation de la voilure objet de l’invention, le mât 81 peut être remplacé par deux mâts parallèles portant conjointement les longerons 85. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une voilure d’embarcation nautique comportant un pont, qui comporte : - au moins un mât monté incliné par rapport au pont de l’embarcation, sur un arbre motorisé d’axe de rotation incliné par rapport au pont de l’embarcation, - une pluralité de longerons montés inclinés par rapport au mât, de part et d’autre du mât, - entre les extrémités de deux longerons successifs se trouvant du même côté du mât, une voile et un moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile. Grâce à ces dispositions, on dispose d’une voile biplan à faible tirant d’air. De plus, la motorisation de la rotation de chaque mât permet d’adapter la position des voiles à l’allure de l’embarcation. Dans des modes de réalisation, la voilure comporte une vergue à chaque extrémité de chaque longeron, chaque voile étant souple et montée entre deux vergues parallèles, les vergues d’un côté du mât étant parallèles entre elles. Grâce à ces dispositions, des voiles souples, de moindre coût, peuvent être mises en œuvre. Dans des modes de réalisation, la voilure comporte, pour chaque voile souple, un filin de retenue entre les vergues entourant la voile, ce filin étant positionné au vent des vergues et le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un enrouleur de la voile constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un câble fixe, la voile étant associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. Grâce à ces dispositions, le déploiement des voiles peut être motorisé. Dans des modes de réalisation, la voilure comporte deux mâts parallèles portant conjointement les longerons. Dans des modes de réalisation, au moins une voile comporte une demi-voile amont rigide et une demi-voile aval rigide reliées entre elles par une charnière montée entre deux extrémités de longerons successifs. Grâce à ces dispositions, la voile peut être repliée ou déployée par rotation d’une demi-voile par rapport à la charnière commune avec l’autre demi-voile. Dans des modes de réalisation, chaque demi-voile est un tronc de cylindre à directrice circulaire. Grâce à ces dispositions, la forme de la voile déployée correspond sensiblement à celle d’une voile souple prenant le vent. Dans des modes de réalisation, pour chaque voile rigide, le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un vérin. Dans des modes de réalisation, la voilure comporte un moyen de commande des moyens motorisés de déploiement et de repliement d’une demi-voile amont par rapport à la demi-voile aval, ce moyen de commande étant configuré pour replier les demi-voiles l’une sur l’autre au virement et à l’empannage et pour inverser la courbure entre tribord et bâbord amure. Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une embarcation nautique comportant au moins une voilure selon l’invention. Dans des modes de réalisation, l’embarcation nautique comporte une voilure selon l’invention autour d’un mât de misaine et une voilure selon l’invention autour d’un mât d’artimon. Voilure (30, 40, 80) d’embarcation nautique (50, 60, 70, 90, 100) comportant un pont (54, 94), caractérisée en ce qu’elle comporte : - un mât (31, 38, 39, 81) monté incliné par rapport au pont de l’embarcation, sur un arbre motorisé d’axe de rotation incliné par rapport au pont de l’embarcation, - une pluralité de longerons (35, 85) montés inclinés par rapport au mât, de part et d’autre du mât, - entre les extrémités de deux longerons successifs se trouvant du même côté du mât, une voile (32, 33, 82, 83) et des moyens motorisés (87) de déploiement et de repliement de cette voile. Voilure (30, 40) selon la revendication 1, qui comporte une vergue à chaque extrémité de chaque longeron, chaque voile (32, 33) étant souple et montée entre deux vergues parallèles, les vergues d’un côté du mât étant parallèles entre elles. Voilure (30, 40) selon la revendication 2, qui comporte, pour chaque voile souple (32, 33), un filin (37) de retenue entre les vergues (36) entourant la voile, ce filin étant positionné au vent des vergues et le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un enrouleur de la voile constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un câble fixe, la voile étant associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. Voilure (30, 40) selon l’une des revendications 2 ou 3, qui comporte deux mâts parallèles (38, 39) portant conjointement les longerons (35). Voilure (80) selon la revendication 1, dans laquelle au moins une voile comporte une demi-voile amont rigide (83) et une demi-voile aval rigide (82) reliées entre elles par une charnière (86) montée entre deux extrémités de longerons (85) successifs. Voilure (80) selon la revendication 5, dans laquelle chaque demi-voile (82, 83) est un tronc de cylindre à directrice circulaire. Voilure (80) selon l’une des revendications 5 ou 6, dans laquelle, le moyen (87) motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un vérin. Voilure (80) selon l’une des revendications 5 à 7, qui comporte un moyen de commande des moyens motorisés de déploiement et de repliement d’une demi-voile (83) amont par rapport à la demi-voile (82) aval, ce moyen de commande étant configuré pour replier les demi-voiles l’une sur l’autre au virement et à l’empannage et pour inverser la courbure entre tribord et bâbord amure. Embarcation nautique (50, 60, 70, 90, 100) comportant au moins une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 8. Embarcation (50, 70, 100) selon la revendication 9, qui comporte une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 8 autour d’un mât de misaine (31, 81) et une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 8 autour d’un mât d’artimon (31, 38, 39, 81).