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WO1990011219A1 - Dispositif d'equilibrage, de carene et de reglage d'un voilier de sport - Google Patents

Dispositif d'equilibrage, de carene et de reglage d'un voilier de sport Download PDF

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WO1990011219A1
WO1990011219A1 PCT/FR1990/000211 FR9000211W WO9011219A1 WO 1990011219 A1 WO1990011219 A1 WO 1990011219A1 FR 9000211 W FR9000211 W FR 9000211W WO 9011219 A1 WO9011219 A1 WO 9011219A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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hull
profile
drift
sailboat
mast
Prior art date
Application number
PCT/FR1990/000211
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English (en)
Inventor
Olivier Moulin
Original Assignee
Olivier Moulin
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Publication date
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Priority claimed from FR8904223A external-priority patent/FR2645111B1/fr
Priority claimed from FR8904222A external-priority patent/FR2645217A1/fr
Priority claimed from FR8911358A external-priority patent/FR2651204A2/fr
Priority claimed from FR9000897A external-priority patent/FR2657323A1/fr
Application filed by Olivier Moulin filed Critical Olivier Moulin
Publication of WO1990011219A1 publication Critical patent/WO1990011219A1/fr

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B15/0083—Masts for sailing ships or boats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B2015/0016—Masts characterized by mast configuration or construction
    • B63B2015/005—Masts characterized by mast configuration or construction with means for varying mast position or orientation with respect to the hull
    • B63B2015/0075—Masts characterized by mast configuration or construction with means for varying mast position or orientation with respect to the hull with mast foot adapted for being moved, e.g. athwartship

Definitions

  • the present invention relates to balancing, hull and adjusting devices of a sport sailboat.
  • the technical sector of the invention is the realization of a sport sailboat essentially of the trimaran or catamaran type, and can be maneuvered alone, which is conventionally propelled by the action of the wind on the rigging, which in reaction to its anti-drift plan makes the boat move forward.
  • Sailboats are made up of one or more hulls that are stable in weight and / or shape, of the "archedonian" or planing type or both, made integral by a structure designed for this purpose.
  • the balancing of this sailboat is generally done by the displacement and positioning of the navigators so as to create a return torque compensating for that generated by the action of the wind in the sails; this couple is variable according to the navigation gaits. This balancing and its adjustment is made all the more difficult as the hydrodynamic performance is poor and essentially due to the anti-drift plan. necessary but which increases the resistance to advancement and generates even more a significant list torque.
  • the sail plan and the anti-drift plan very in the center mean that these sailboats have a strong tendency to bake at high speeds.
  • the space required for the passage of navigators between the deck and the bottom of the rigging enhances the sail plan, which increases the couple of heeling or overturning.
  • the rudder usually located on the aft gunwale does not increase the lift pressure between the hull and the anti-drift plane. thus these sailboats sink further into the water and therefore, they arrive very quickly at their maximum performance.
  • Rigid hull profiles at high speed also make it difficult to improve performance: flexible profiles are thus envisaged in the context of the present invention.
  • One of the objectives of this is to allow, among other things, to lower the center of gravity of a sailboat by positioning the mass of the navigator in the hull at the level of the general center of gravity.
  • the trimaran's configuration is the only one that allows positioning a cockpit with centralized control at the rear and below the deck of a sufficiently thin and profiled hull.
  • This configuration also makes it possible to lower the lower drop edge of the rigging, which can thus reduce the passage of air between the bottom of the sail and the deck, hence better propulsion efficiency.
  • This position also makes it possible to descend the center of vélique thrust thus to decrease the couple of heel.
  • a balancing device for maneuvering and adjusting a multihull type sport sailboat with planing hulls, including the centering of the anti-slip and sail planes, of the center of gravity of these hulls and of its equipment.
  • planing hulls including the centering of the anti-slip and sail planes, of the center of gravity of these hulls and of its equipment.
  • the cockpit of this sailboat where the navigator is permanently located is located at the rear and receives all the maneuvering commands
  • the wing balancing is carried out by the displacement of the base of the articulated root of the rigging in a plane on the deck of the central hull which displacement is controlled by at least two rails, orthogonal, having for the purpose of playing on the length and the orientation of the restoring torque between the center of gravity and the center of thrust of the airfoil, said airfoil being held laterally by two rigid shrouds at the two ends making a pyramid with the mast and which ensure the maintenance, the mobility and the degrees of freedom of the building on
  • the anti-drift plan is determined in terms of surface area and proportion in relation to these new characteristics, positioned far back.
  • the main anti-drift plane or "drift” is positioned at the rear of the hull just before the water exits from the hull, it also has the function of rudder or rudder, thanks to a fin, or small anti-drift surface located sufficiently forward.
  • the double function of rudder and rudder requires articulation and a specific command.
  • the high speed of the sailboat also requires treating these anti-drift surfaces against cavitation phenomena to avoid stalls.
  • the lateral hulls, or lateral supports, are at a sufficient distance from the central hull to offer resistance equivalent to the capsizing torque generated by the rigging and this without risk of charging thanks to the use of planing hulls.
  • the positioning of the link arm and the hulls is also very much behind the median plane of the main hull.
  • the very rear and very low centering of the hull defines a sail plan with low elongation. The strong inclination of the mast at the rear, further lowers the center of thrust of the sail.
  • the arrangement of all these elements around the cockpit makes it possible to define the means of balancing the boat relative to its center of gravity.
  • the return center torque compared to the center of gravity or center of thrust of the hull is variable.
  • the base of the mast and the rig can be moved, in a plane defined by the dimensions of the two orthogonal rails on the surface of the deck of the main hull, this in order to adjust the axial attitude and lateral of the sailboat according to the sailing gaits.
  • a mainsail sheet, dimensioned for this purpose allows it to be adjusted according to these different positions.
  • the base of this rigging moves relative to an articulation located high enough on the mast proper, at the top of the two rigid guy wires secured to either side of the connecting arm of the three shells.
  • Figure 1 is a side view of a sailboat according to the invention.
  • Figure 2 is a top view in section in the plane AA '.
  • Figure 3 is a front view of the sailboat.
  • Figure 4 is a perspective detail view of a set of wings and shrouds.
  • Figure 5 is a detailed perspective view of a set of rails for adjusting the base of the rigging.
  • Figure 6 is an exploded sectional view of a shell, a flexible profile and a control surface located on this profile.
  • Figure 7 is a sectional view of a shell, a flexible profile and an anti-drift surface.
  • Figure 8 is a side view of a non-cavitating anti-drift surface fitted with a flap.
  • FIG. 9 is a sectional view in the plane BB ′ of the profile of FIG. 8.
  • the navigator seated in the cockpit 1 does not need to move away from the sail plane 2 to balance the boat 7: it is the sail or rig 2 which moves at its base 5 of forward aft, and right to left or port to starboard, so that the return torque formed by the weight p and located in the center of gravity of the boat always compensates for that of overturning formed by the thrust Fv of the wind "V" on the sail 2 located at the CV 3 thrust center thereof.
  • This is possible by playing on the position of the base of the mast 4 which thus varies the length and the orientation of said pairs.
  • a double boom system 6 articulated in height on the mast 4 makes it possible to lower the falling edge of the sail 2 flush with the deck of the hull 7 without discomfort for the comfort of the navigator.
  • this double boom 6 is shown simple and in FIG. 4 it is represented in a more complex and more efficient version, in combination with a system for fixing rigid guy lines 9 to the mast 4, also more complex and more effective.
  • This double boom system 6 allows us to descend the vélique thrust center 3 which increases the stability of the boat 7. It also makes it possible to seal the passage of air, between the deck and the sail where a gain of important energy.
  • the steep inclination to the rear, up to at least 45 ° from the rigging 2 and 4 tends to descend the center of thrust 3 of the sail further and to move it back so as to make the hull 7 tail down with bearing gaits, favorable attitude at speed
  • the two rigid lateral shrouds 9, working in traction as in compression, allow the building to be maintained, leaving the degrees of freedom to the sail plane 2, by the joints dimensioned for this purpose.
  • These guys 9 transmit most of the heeling torque to the side floats 10, which makes it possible to reduce the cross section of the junction arm 11.
  • This junction arm 11 can thus work in torsion, it allows by its flexibility, a certain variation of incidence of lateral floats as a function of the water level.
  • Tensioning cables 13 are integral with one of their ends at the front of the hull 7. At the other of their ends, they are fixed to the junction arms 11. They contain the frontal impacts suffered by the floats 10.
  • floats can be articulated with a limitation of travel on an axis parallel to the link arm 11 and at the level of their fixing thereon to better match the movements of the water body and react to the effects of the anti-drift plan as described below. - after.
  • the free inner edges 12 of the floats 10 are inclined by an angle ⁇ to 45 ° approximately determining in reaction to the wind a reaction R upwards which tends to decrease the heeling torque of the boat.
  • the assembly of the link arm 11 and of these floats 10 is behind with respect to the centering of the main hull 7.
  • the anti-drift plane 16 is located on the main hull 7, which is also very aft in terms of surface distribution.
  • This main anti-drift plan is both a drift and a saffron.
  • its surface is reduced to its minimum, and uses an anti-cavitation system to ensure its effectiveness in the face of the ventilation phenomenon of planing hulls as described below.
  • Its steering function is only possible thanks to a fin 15 which acts as a pivot relative to this main plane 16 and is fixed in the axis of the hull, sufficiently in front, just behind the front of the reentry lines d hull water. He is also treated in anticavitation.
  • the main anti-drift plane 16 which acts as a direction, is located perpendicularly in the axis of the hull 7. It is adjusted to the hull, so that the result of the lift forces of the hull and the lift forces anti-drift is as large as possible and thus tends to support the hull to the maximum.
  • a rail 21 in the roll axis is fixed to the hull 7, on this rail moves perpendicularly guided and maintained in its center a rail 22 in the pitch axis, controlled by two sets of pulleys 23 and 24 with several sheaves . whose ends of the free strands terminate in the cockpit 1.
  • the end of the sheet 25 is also brought back into the cockpit 1, two lateral slides 21j and 212 complementary guide the rail 22 so that it is in the plane whatever its position.
  • the dimensioning of the rails 21 and 22 defines a displacement in a plane of the articulated base 5 of the mast 4 on the deck of the hull 7. This displacement is only possible thanks to the articulation 26 located at the top of the two rigid shrouds 9 forming a non-deformable triangle, with the joining arm 11. This articulation follows, with angular variations, the movement of the base 5 of the mast which must remain for reasons of solidity sufficiently in front of the support points of the shrouds 9 on the floats 10.
  • This solid pyramid structure transmits the vélique thrust Fv by stacking the mast 4 and its adjustable rails 21 and 22 and by its side shrouds 9 to the hulls.
  • Two floating shrouds 27 make it possible to stiffen the top of the mast by an adjustable forestay 28 on the front of the sailboat, ending in the cockpit 1.
  • the propulsive adjustment of the sail is done with a conventional sheet 29 dimensioned for this purpose, brought back to the post of piloting 1. All this sailboat is designed around it, with centralized control, which conditions its very low proportions and very aft as well as its balancing.
  • This design gives it homogeneity, allowing it evolution with the least possible wet surface, from where increased performances.
  • the assembly of this sailboat can be quick.
  • the shrouds 9 can be provided at their ends with quick couplers, the floats 10 are held on the arms by pins.
  • the junction arm 11 is secured to the shell 7 by an undercut fitting 31 held for example by removable plates 32.
  • the mast 4 and its sail 2 are mounted in a conventional manner.
  • the fin 15 can be mounted on a slide.
  • the rudder 16 is removable from the inside and mounted in a well.
  • the launching uses a trailer that is found, modular, commercially.
  • the hull of this semi-planing trimaran sailboat is made up of two undercut shapes, the hull on the one hand, the deck on the other, which meet at the joint plane so as to render said shell achievable by molding technique.
  • Figure 5 gives a detailed view in a particular embodiment of all of the orthogonal rails 21 and 22 in the trimaran version.
  • Rail 22 is of the spreader type.
  • the thrust of the mast 4 is transmitted to the mechanism by means of an articulation of the trailer hitch 5 type with ball.
  • the base or attachment 5 moves on a roller carriage 30 controlled by a set of pulleys which reciprocates on the rail 22 of a sheet 25 in a single strand, returned to the cockpit or cockpit 1.
  • This spreader or rail 22 is held perpendicular to the axis of the hull on the deck thanks to a set of two roller trolleys 33 of known type circulating on two side rails 21 ⁇ and 2l and dimensioned in relation to the thrust of the mast, spreader lever arm function.
  • the forward thrust is contained by an arrow 35, the tip of which is secured to a carriage 34 sliding on a rail 21.
  • Two sets of pulleys 23 and 24 allow the control in position on the axis of the shell 7 of the 'together thanks to a back and forth of a sheet 37 brought back to the cockpit, and blocked by wedgers 36.
  • junction arm 11 or connecting beam of the three shells can be guyed by tie rods 38 on either side of the shell 7 in order to contain the lateral support forces.
  • the triangle following figure 2 between the main hull 7 and the side floats 10, is equipped with a net or trampoline mounted on turnbuckles.
  • the double boom 6 can be mounted on a cross-member 39 sleeved on a joint integral with a mast line 4, or on the side of the main sail 2 which then has a window at this location , either in front of the mast as shown in a variant in this FIG. 2: in front of this cross-member, an extension 40 at the point of the double boom 6 then allows the mounting of a jib or sail before 41 represented in FIG. dotted, normally rigged as a halyard stitch.
  • Its listening point can be mounted on a slide at the base of the mast 4, which makes it possible to adjust the opening of the sail or jib, while maintaining the tension of the leading edge thereof, including the front end is held at the end of the extension 40 of the double boom.
  • the opening of this extension allows the travel of the sail or jib on both sides.
  • This double extension 40 in V can be sleeved on the rear double boom 6 and held by clips.
  • the jib, by this assembly, has the same incidence of attack as the sail 4 with the nearest opening angle, the whole controlled by the listening of mainsail 29 brought back to the cockpit 1.
  • This rigging can thus equip either the trimaran version or a catamaran version.
  • two beams or link arms are mounted in the usual way between the two hulls; two longitudinal rails of type 21 of those of the trimaran, are each mounted on a shell making it possible to simultaneously move the bases of the rigid shrouds 9, and on the beam before the transverse rail of type 22 of the trimaran version receives the base of the mast 4 which allows to find the configuration of a deformable pyramid as in the trimaran, and allows to modify the angle of quest for the rigging and in differential to lay the rigging.
  • the base 5, or inking of the rigging thus always moves in the same transverse plane.
  • FIG. 4 represents an assembly according to a particular embodiment on the one hand of the shrouds 9 on the mast 4 and on the other hand of the double boom on this same mast 4: these two features can be adapted independently of one of the other.
  • a tensioner 44 can strengthen the building by an additional triangulation.
  • an articulation 78 dimensioned for this purpose transmits the propulsion and maintenance forces to a stay 9.
  • Each articulation 78 and the corresponding stay 9 are thus distant and offset by a sufficient distance of the mast 4 so as not to harm the aerodynamic operation of the entire wing.
  • this double boom is articulated at the base and on the leading edge of the mast 4, the mainsail 2 is in tension between the headline of the mast and the listening point of the double boom.
  • the drop circle or trailing edge 48 of the sail is tension controlled by the extension on the front of the double boom, by a forestay 45.
  • the double boom 6 can be made of composite material or light alloy, judiciously perforated in the form of a fork with two branches 46.
  • the branches 46 are extended by two tubes connected to each other at the listening point 47
  • the extension 40 or leg of the fork located at the front is also perforated, equipped at its front end with a padlock or inking provided for this purpose, for the tensioning by the forestay 45 of the drop circle 48 of the sail 2 by leverage of the assembly of the double boom articulated around the axis 77 in abutment on the mast 4.
  • the articulation of the double boom 6 is an articulated stop 77 located at the junction between the two handles of the double boom.
  • This rigging is thus aerodynamically improved by moving the shrouds 9 away and lowering the double boom 6, which lowers the center of gravity of the assembly without, however, penalizing its operation.
  • the articulation 45 or 26 corresponding to one end of the stay 9 can be produced by means of two stainless steel loops, one inside the other, one secured to the support, the other to the stay by through a nozzle 50 with a shoulder dimensioned for this purpose.
  • This end piece 50 is fitted into the stay 9.
  • the end piece and the stay are both crossed and held by a pin with the head itself held by a pin.
  • This tip 50 makes it possible to modify the length of the shroud by pushing it more or less into the latter in the same way as an extension by choosing the correct center distance for fixing, thanks to various holes 51 provided in the shrouds.
  • This regulation aims to increase performance and therefore to go faster than a normal nautical craft hull. It is an almost flat bottom pressure profile whose thickness relative to the possibility of varying and adapting to the stresses of variations in lift forces in reaction to the inertial force stored by the machine. nautical.
  • One or more bearing surfaces are used, the longitudinal shape of which is a pressure profile with variable relative thickness which meets the moving water at a small angle of incidence which pushes the water down so as to produce the equal and opposite reaction. which is used to support the weight of this nautical craft so as to make it level so that it evolves on the schedule or on the surface of the water.
  • the wetted surface of the flat bottom hull decreases with increasing speed and concentrates on the rear.
  • the shock absorber 51 of generally double-acting type of known type is located in a well 52 arranged in the shell 7 of which it is integral at one of its ends, the other being integral with the deformable profile 53.
  • a calibration spring if necessary, positioned on the shock absorber itself and thus takes advantage of its inking, provided for this purpose to transmit additional feedback forces to the bearing profile 53.
  • the damping rate is determined in relation to the more specific program of said hull: it is very hard for pure speed and less braked for evolution, to allow the flexible profile 53 to adapt its load-bearing characteristics to the stresses of the lift forces Fp of the body of water in reaction to those of inertia stored by the boat moving at high speed, this as a function of the angle of attack or incidence ⁇ of the profile of the hull relative to the surface of the body of water 63 according to FIG. 1.
  • the anti-drift force is taken up by the shell itself 7 in order to avoid the twisting of the load-bearing profile 53.
  • the anti-drift plane 15 crosses this profile, leaving it all freedom of freedom as in FIG. 7, or and especially when it is a question of the rudder 16, the latter turns on the bearing plane 53. but it is its axis taken up in the shell 7 which collects the forces as in FIG. 6.
  • the damping can be distributed over two pieces of shock absorbers 51 and 54 especially when the bearing plane 53 is long.
  • the maximum travel is contained by the internal stops of the shock absorbers.
  • the anti-drift plane 16 is fixed in the shell 7, in a case 55 of reinforced classic shape.
  • This anti-drift plan is made of the stiffest composite materials, for example (carbon fiber, glass) or alloy (anodized aluminum) in order to limit its buckling, which is harmful to the functioning of the system.
  • a slide 56 made of hard plastic is adjusted laterally to the profile 15 by providing for the buckling tolerances.
  • the relative thickness of the anti-drift plane 15 is greater on the lower part so as to channel the dynamic drop close to the bearing profile.
  • the slide 56 may comprise two lateral rolls of hard plastic, each fixed by means of a stainless steel axis dimensioned for this purpose, these axes are kept parallel to that of the anti-drift plane 15 at a sufficient distance necessary to adjust the passage of this anti-drift plane.
  • Two hard plastic plates are symmetrically adjusted to the profile with respect to its axis. screwed on the housing 56, fluid side.
  • the simplest principle according to FIG. 7 consists in pressurizing the cage situated between the lips of the edge of the slide 56 adjusted to the profile 15 of the anti-drift plane.
  • a pressure tap 57 located in front of and in the axis of the profile 15 or anti-drift plane outside the hull allows a sufficient pressure P to be maintained at the request of the depressurization on the upper surface of the profile 15.
  • All other modes of treatment of the problems cavitation can be used, such as those also described in Figures 8 and 9. It is possible to use two flexible profiles 53 in tandem, one behind the other, on the shell 7. All cases of construction of this flexible profile 53 with variable relative thickness, studied in relation to the implementation of the anti-drift plans, make it possible to adapt to various types of sailboat:
  • the side floats 10 are then devoid of anti-drift plan, each only equipped with a flexible profile
  • FIG. 6 corresponds to the mounting of a rudder 16 integral in movement with the flexible profile 53 and to its internal guide to the shell which supports the lateral anti-slip forces.
  • the rudder 16 is integral in rotation along its axis of center of thrust with an axis 58 dimensioned for this purpose.
  • This axis which allows the steering direction by the control lever 18 is guided and kept in rotation on the flexible profile 53 by a guided tube or sheath 59 around which a roller 60 allows the assembly to slide in the well 52 according to the profile position variations 53.
  • the vertical internal walls of the well 52 facing and in the axis of the shell are spaced parallel so as to reduce the clearance between the roller 60 and the guides, for example made of hard plastic, integral with the well 52.
  • the adjustable double-acting damper 51 takes advantage of this well 52 internal to the hull given its dimensions substantially equal to the guide of the axis of the rudder.
  • This damper 51 is fixed on the one hand to the flexible profile 53, on the other hand at the top of the well. This is made so as to contain the lateral forces of the anti-drift plane 16 in order to avoid kinking of the flexible profile 53, it must also contain the vertical forces generated by the shock absorber 51.
  • a pneumatic bellows 54 located between the rigid shell 7 and the flexible profile 53 completes the damping and makes it possible to adjust the stiffness thereof. Strips of hard foam make it possible to save the state of the walls between the shell 7 and the flexible profile 53. The displacement of the strip 62 makes it possible to adjust the effective length of the flexible profile, in thus determining the starting point of its deformation.
  • the lip 64 is slightly preponderant, at the junction of the flexible profile 53 with the shell 7, relative to the continuity of the surface of the flexible profile so as to create a zone of acceleration of the fluid at this location as well as a suction which tends to empty the slit of its water, between the two surfaces.
  • this flexible profile system is comparable to that of a regulating valve whose calibration is equivalent to the weight of the hull of a nautical craft and to its load for the intermediate position of the carrier profile.
  • the ideal center of thrust of each of the load-bearing profiles that can be used on said nautical vehicle moves back on the rear of the hull when the relative thickness of the profile increases.
  • the CV 3 center of thrust is displaced longitudinally relative to the center of thrust of the hull so as to make the lift forces move more or less backwards. This amounts to also moving for the same purpose, the weight of the navigator (s) in order to adjust the attitude of the hull, or the angle ⁇ of incidence of the chosen profile, which makes it possible to obtain the best glide.
  • the cavitation phenomenon is produced essentially by the boiling of water, due to a local drop in pressure on the upper surface of the profile considered, a drop itself due to the low pressures prevailing at this location. In extreme speed conditions, these bubbles tend to create an air pocket accompanied by the detachment of the upper surface threads, resulting in a sudden loss of lift in the anti-drift or carrier plan considered. This phenomenon is more particularly encountered at the root, or connection between the hull of a hull and the profile considered.
  • This area is prone to hull ventilation problems. These problems are also encountered on the load-bearing or anti-drift planes half submerged, or sliding in a hull. This suction pressure on the upper surface creates suction from the aerated or leaktight phase to the submerged phase, thereby detaching and losing the profile's lift.
  • Figures 8 and 9 give an embodiment according to the invention which comprises embedded in any profile 15 or 16 considered as in Figure 1 and mounted on the shell 7 by any system as described for example previously a secondary flap 65 in front of the zone 66 to be treated and therefore as close as possible to the hull over only part of the height of the anti-drift profile.
  • This zone 66 is equal in length to that of the profile 15 minus the length of the flap 65, this zone is therefore provided with a smaller profile 66.
  • This flap 65 has the possibility of taking an incidence i or i ′ with respect to the axis of the profile xx * because this flap 65 is articulated along an axis 68 as close as possible to its leading edge.
  • This variation in incidence i or i 'relative to the axis of symmetry xx' of the profile 15 is a function of the orientation of the lift forces generated by the evolution of the plane or profile considered in the fluid under an incidence I.
  • This incidence i or i 'of the flap 65 relative to the profile 67 creates an opening between the trailing edge 69 of the flap 65 and the leading edge 70 of the profile 67, opening through which a stream of fluid or flow d water which accelerates the streams of water 71 which tangentially sweep the upper surface 72, which thus makes it possible to expel the abovementioned sources of detachment such as air bubbles 73 which would tend to form by depression.
  • the incidence i can be defined in opening by lateral stops 74, depending on the characteristics of the profiles used: these stops 74 can be bosses located on the edge of the profile 15 in the recess. This limit of travel can also be achieved by a lug secured to the profile 65 and sliding in a lumen of the main profile 15.
  • the secondary flap 65 can also be articulated behind a fixed leading edge and secured to the main profile 15. It is also possible consider two secondary flaps fixed in the recess and whose blanks match those of the profile main 15, but leaving between them an opening towards the front in the axis of this profile and which opens laterally on two slots oriented between each trailing edge of the secondary flaps and the upper surface 72 of the rear flap 67.
  • this flap 65 on an asymmetrical profile, used more particularly on the wing type planes in the water which are further inclined by about 45 ° relative to on the surface of the body of water and which in this case may comprise several flaps 65 in series, one below the other, on the leading edge so that there is always one of these flaps at the change level phase between air and water, in relation to the size of the area to be safeguarded.
  • This movable flap 65 can be mounted on an orientable rudder such as that described in FIGS. 1, 2 and 5 and which can be orientable in a compensated manner relative to the axis of rotation.
  • This axis of rotation can also be that of the secondary flap 68 and this can have its axis even without being mounted on a control surface which passes through the hull and can be oriented on demand.
  • This flap 65 can also be mounted on a retractable fin plane by rotation on the rear, or of the drift type, or on a plane sliding in the hull 7, or on a rear rudder mounted on the flat edge of the hull. 7 at the water outlets.
  • the end of the edge of the profile 15 may be a hollow half-cylinder in the axis 68 of the leading edge on which the stud (s) of the stud (s) are fitted.
  • These tenons are held at the front by a plate 75 in the shape of the leading edge, which closes everything and is held by screws 76.
  • the industrial production of flaps and anti-slip or control planes is done by molding . All the materials and techniques hitherto used for the realization of anti-drift or carrier plans are suitable.
  • the integrity of the lower submerged part of the profile 15 considered is saved by the area of the upper surface 72 of continuous sweeping by the water streams 71.
  • a plan thus treated is more effective than a usual anti-drift or carrier plan, which makes it possible to reduce the total surface area and consequently the friction in the fluid, hence an appreciable energy gain.

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Abstract

La présente invention a pour objet un dispositif d'équilibrage, de carène et de réglage d'un voilier de sport de type multicoques, à coques planantes, dont le centrage des plans antidérives et de voilure, du centre de gravité de ces coques et de son équipement est très en arrière relativement aux coques (7). Le poste de pilotage (1) est situé à l'arrière et reçoit toutes les commandes de man÷uvre; l'équilibrage de voilure est effectué par le déplacement de l'embase (5) de l'emplanture articulée du gréement dans un plan sur le pont de la coque centrale (7) lequel déplacement est contrôlé par au moins deux rails, orthogonaux (21 et 22). Ladite voilure est maintenue latéralement par deux haubans rigides (9) aux deux extrémités faisant pyramide avec le mât (4) et qui assurent le maintien, la mobilité et les degrés de liberté de l'édifice sur l'arrière du voilier, lequel voilier comporte un volume (14) arrière qui compense le poids de l'ensemble en offrant une réserve de flottabilité.

Description

Dispositif d ' équilibrage , de carène et de réglage d 'un voilier de sport
DESCRIPTION
La présente invention concerne des dispositifs d'équilibrage, de carène et de réglage d'un voilier de sport.
Le secteur technique de l'invention est la réalisation de voilier de sport essentiellement de type trimaran, ou catamaran, et manoeuvrable en solitaire, qui de façon classique se propulse par l'action du vent sur le greement, qui en réaction à son plan antidérive fait se déplacer le bateau sur l'avant.
La pratique de ce sport nautique a connu un développement très important au cours de ces dernières années. Les voiliers sont constitués d'une ou plusieurs coques à stabilité de poids et/ou de forme, de type "archi édiennes" ou planantes ou les deux à la fois, rendues solidaires par une structure dimensionnée à cet effet.
L'équilibrage de ce voilier se fait généralement par le déplacement et positionnement des navigateurs de façon à créer un couple de rappel compensant celui généré par l'action du vent dans les voiles ; ce couple est variable suivant les allures de navigation. Cet équilibrage et son réglage est rendu d'autant plus difficile que le rendement hydrodynamique est médiocre et essentiellement du au plan antidérive. nécessaire mais qui augmente la résistance à l'avancement et engendre encore plus un couple de gîte important.
Le plan de voilure et le plan antidérive très au centre font que ces voiliers ont une forte tendance à enfourner aux allures portantes. L'espace nécessaire au passage des navigateurs entre le pont et le bas du greement rehausse le plan de voilure, ce qui augmente le couple de gîte ou de renversement. Le safran situé généralement sur le plat-bord arrière ne permet pas d'augmenter la pression de portance entre la carène et le plan antidérive. ainsi ces voiliers s'enfoncent d'avantage dans l'eau et par conséquent, ils arrivent très rapidement au maximum de leur performance. Les profils de coque rigide à grande vitesse rendent également difficile l'amélioration des performances : des profils souples sont ainsi envisagés dans le cadre de la présente invention. Un des objectifs de celle-ci est de permettre entre autre de surbaisser le centre de gravité d'un voilier par le positionnement de la masse du navigateur dans la coque au niveau du centre de gravité général. La configuration du trimaran est la seule qui permette de positionner un habitacle à commande centralisée à l'arrière et au dessous du pont d'une coque suffisamment fine et profilée. Cette configuration permet également de baisser le bord de chute inférieur du greement qui peut ainsi réduire le passage de l'air entre le bas de la voile et le pont, d'où un meilleur rendement de la propulsion. Cette position permet aussi de descendre le centre de poussée vélique donc de diminuer le couple de gîte.
Cet objectif est atteint par un dispositif d'équilibrage de manoeuvre et de réglage d'un voilier de sport de type multicoque, à coques planantes, dont le centrage des plans antidérives et de voilure, du centre de gravité de ces coques et de son équipement est très en arrière relativement aux coques et comporte un greement composé d'au moins un mât et d'une voile principale réglable : le cockpit de ce voilier où se place d'une manière permanente le navigateur est situé à l'arrière et reçoit toutes les commandes de manoeuvre, et l'équilibrage de voilure est effectué par le déplacement de l'embase de l'emplanture articulée du greement dans un plan sur le pont de la coque centrale lequel déplacement est contrôlé par au moins deux rails, orthogonaux, ayant pour but de jouer sur la longueur et l'orientation du couple de rappel entre le centre de gravité et le centre de poussée de la voilure, ladite voilure étant maintenue latéralement par deux haubans rigides aux deux extrémités faisant pyramide avec le mât et qui assurent le maintien, la mobilité et les degrés de liberté de l'édifice sur l'arrière du voilier, lequel voilier comporte un volume arrière qui compense le poids de l'ensemble en offrant une réserve de flottabilité.
Le plan antidérive est déterminé en surface et proportion par rapport à ces nouvelles caractéristiques, positionnées très à l'arrière. Le plan antidérive principal ou "dérive" est positionné à l'arrière de la coque juste avant les sorties d'eau de la carène, il a aussi la fonction de safran ou gouverne de direction, grâce à un aileron, ou petite surface antidérive située suffisamment en avant. La double fonction de dérive et de safran nécessite une articulation et une commande spécifique. La vitesse élevée du voilier impose également de traiter ces surfaces antidérives contre les phénomènes de cavitations pour éviter les décrochages.
Les coques latérales, ou appuis latéraux sont à une distance suffisante de la coque centrale pour offrir une résistance équivalente au couple de chavirage engendré par le greement et ceci sans risque d'enfournement grâce à l'utilisation de carènes planantes. Le positionnement du bras de liaison et des coques est lui aussi très en arrière en regard du plan médian de la coque principale. Le centrage très arrière et très bas de la coque définit un plan de voilure à faible allongement. La forte inclinaison du mât sur l'arrière, descend encore plus le centre de poussée de la voile.
La disposition de tous ces éléments autour du poste de pilotage permet de définir les moyens d'équilibrage du bateau par rapport à son centre de gravité. Le couple de rappel du centre de voilure par rapport au centre de gravité ou centre de poussée de la coque est variable. En effet, grâce à deux commandes distinctes, on peut déplacer la base du mât et du greement, dans un plan défini par les dimensions des deux rails orthogonaux à la surface du pont de la coque principale, ceci de manière à régler l'assiette axiale et latérale du voilier en fonction des allures de navigation. Une écoute de grand voile, dimensionnée à cet effet permet de la régler en fonction de ces différentes positions. La base de ce greement se déplace par rapport à une articulation située suffisamment haut sur le mât proprement dit, au sommet des deux haubans rigides et solidaires de part et d'autre du bras de liaison des trois coques.
La position de ce pilote dans sa coque nous définit un équilibre et des proportions, qui ne sont possibles que sur une carène planante ou semi planante qui déjauge plus ou moins fonction de sa vitesse et de son incidence d'évolution, donc de son centrage arrière favorable à la vitesse.
L'équilibre hydrostatique à l'arrêt d'un tel voilier nécessite l'utilisation d'un volume arrière excédentaire n'intervenant pas dans son évolution, et qui évite au voilier de s'enfoncer par l'arrière. Le pilote assis à l'arrière dirige son voilier par une commande au pied, ce qui libère ses mains pour manoeuvrer la voile. Une platine située devant lui centralise toutes les écoutes et les drisses, maintenues par des taquets coinçeurs.
Les dessins annexés, et le descriptif ci-après, donnés à titre d'exemple, permettent de mieux comprendre l'invention, et les avantages qu'elle est susceptible de procurer. La figure 1 est une vue de profil d'un voilier suivant 1'invention.
La figure 2 est une vue de dessus en coupe dans le plan AA'.
La figure 3 est une vue de face du voilier.
La figure 4 est une vue perspective de détail d'un ensemble de voilure et de haubans.
La figure 5 est une vue perspective de détail d'un ensemble de rails de réglage de la base du greement.
La figure 6 est une vue en coupe éclatée d'une coque, d'un profil souple et d'une gouverne situé sur ce profil. La figure 7 est une vue en coupe d'une coque, d'un profil souple et d'une surface antidérive.
La figure 8 est une vue de profil d'une surface antidérive non cavitante équipée d'un volet.
La figure 9 est une vue en coupe dans le plan BB' du profil de la figure 8.
Conformément à l'invention, le navigateur assis dans le cockpit 1 n'a pas besoin de s'éloigner du plan de voilure 2 pour équilibrer le bateau 7 : c'est la voilure ou greement 2 qui se déplace à sa base 5 d'avant en arrière, et de droite à gauche ou de bâbord à tribord, de telle façon que le couple de rappel formé, par le poids p et situé au centre de gravité du bateau, compense toujours celui de renversement formé par la poussée Fv du vent "V" sur la voile 2 située au centre de poussée CV 3 de celle-ci. Ceci est possible en jouant sur la position de la base du mât 4 qui fait varier ainsi la longueur et l'orientation desdits couples.
Un système de double bôme 6 articulé en hauteur sur le mât 4 permet de faire descendre le bord de chute de la voile 2 au ras du pont de la coque 7 sans gêne pour le confort du navigateur.
Dans les figures 1, 2 et 3 cette double bôme 6 est représentée simple et dans la figure 4 elle est représentée dans une version plus complexe et plus efficace, en combinaison avec un système de fixation de haubans rigides 9 sur le mât 4, également plus complexe et plus efficace.
Ce système de double bôme 6 nous permet de descendre le centre de poussée vélique 3 ce qui augmente la stabilité du bateau 7. Il permet aussi d'étancher le passage de l'air, entre le pont et la voile d'où un gain d'énergie important. La forte inclinaison sur l'arrière, jusqu'à 45° au moins du greement 2 et 4 tend à descendre encore le centre de poussée 3 de la voile et à le reculer de manière à faire talonner la coque 7 aux allures portantes, attitude favorable à la vitesse Les deux haubans 9 rigides latéraux, travaillant en traction comme en compression, permettent le maintien de l'édifice en laissant les degrés de liberté au plan de voilure 2, par les articulations dimensionnées à cet effet. Ces haubans 9 transmettent l'essentiel du couple de gîte aux flotteurs latéraux 10, ce qui permet de diminuer la section du bras de jonction 11.
Ce bras de jonction 11 peut ainsi travailler en torsion, il permet par sa souplesse, une certaine variation d'incidence de flotteurs latéraux en fonction du plan d'eau.
Des câbles tendeurs 13, sont solidaires à une de leur estrémité de l'avant de la coque 7. A l'autre de leurs extrémités, il sont fixés aux bras de jonction 11. Ils contiennent les chocs frontaux subis par les flotteurs 10.
Ces flotteurs 10 dotés d'une carène planante, sont de courte dimension. La sensibilité aux variations d'incidence est augmentée par le bras 11 fixé solidement, très en arrière sur la coque du flotteur, créant un bras de levier avant Ll plus important que la partie L2 située en arrière. Ainsi, leur évolution dite de surface est rendue possible, un seul d'entre eux touchant l'eau.
Un effet aérodynamique tend à coucher sur l'eau le flotteur au vent ce qui allège ainsi l'autre en fonction.
Ces flotteurs peuvent être articulés avec une limitation de débattement sur un axe parallèle au bras de liaison 11 et au niveau de leur fixation sur celui-ci pour mieux épouser les mouvements du plan d'eau et réagir aux effets du plan antidérive tels que décrit ci- après.
Les francs bords intérieurs 12 des flotteurs 10 sont inclinés d'un angle α à 45° environ déterminant en réaction du vent une réaction R vers le haut ce qui tend à diminuer le couple de gîte du bateau. L'ensemble du bras de liaison 11 et de ces flotteurs 10 est en arrière par rapport au centrage de la coque principale 7.
Le centrage très arrière d'un tel ensemble n'est possible que grâce à un volume 14 situé à l'arrière de la coque principale 7. Les surfaces inférieures sont rehaussées grâce à un décalage des sorties d'eau de telle façon qu'elles ne sont pas en contact avec le fluide quand le voilier évolue. Sans ce volume 14, vu le centrage de cette coque celle-ci s'enfoncerait dangereusement par l'arrière à l'arrêt ou au virement de bord. Quand les forces de portance dues à la vitesse ne sont plus en effet suffisantes, la poussée d'Archimède redevient prépondérante et ce volume excédentaire 14 rend alors cette coque plus sûre sans toutefois la pénaliser.
Le plan antidérive 16 est situé sur la coque principale 7, lui aussi très à l'arrière au point de vue répartition des surfaces.
Ce plan antidérive principal est à la fois une dérive et un safran. Dans le souci de la performance, sa surface est réduite à son minimum, et fait appel à un système anticavitation pour en assurer son efficacité face au phénomène de ventilation des carènes planantes tel que décrit plus loin. Sa fonction de direction n'est possible que grâce à un aileron 15 qui fait office de pivot par rapport à ce plan principal 16 et est fixé dans l'axe de la carène, suffisamment en avant, juste derrière le front des lignes de rentrée d'eau de la carène. II est lui aussi traité en anticavitation.
Le plan antidérive principal 16, qui fait office de direction, est implanté perpendiculairement dans l'axe de la coque 7. Il est ajusté à la carène, de façon à ce que la résultante des forces de portance de la coque et des forces de portance antidérives soit la plus importante possible et tend ainsi à sustenter la coque au maximum.
L'importance des efforts perçus par le safran suspendu, étant donné sa double fonction nécessite une forte démultiplication pour sa commande et une articulation dimensionnée à cet effet. On peut utiliser pour cela une commande par câble, démultipliée par un jeux de poulies 17 à double réa, solidaire de la coque 7 d'un côté, du levier de commande 18 de l'axe du safran 16 de l'autre. Les extrémités du câble 19 sont solidaires du palonnier ou commande au pied, situé au fond du poste de pilotage 1. Cette commande de direction au pied permet toutes les libertés aux mains du pilote, nécessaires à la commande d'équilibrage du voilier. L'embase de la voilure 4 et 2 est solidaire d'une articulation 5 qui lui permet tous les degrés de liberté dûs à son déplacement sur au moins deux rails orthogonaux. Un rail 21 dans l'axe de roulis est fixé à la coque 7, sur ce rail se déplace perpendiculairement guidé et maintenu en son centre un rail 22 dans l'axe de tangage, commandé par deux jeux de poulies 23 et 24 à plusieurs réas. dont l'extrémité des brins libres aboutissent dans le cockpit 1. Une écoute 25 réglable, elle aussi démultipliée par un jeu de poulies, solidaire des deux extrémités du rail 22 sert à retenir le chariot 30 sur lequel se trouve l'articulation du pied du mât 4. Ces éléments sont présentés en détail et suivant une variante dans la figure 5.
L'extrémité de l'écoute 25 est ramenée elle aussi dans le cockpit 1, deux glissières latérales 21j et 212 complémentaires assurent le guidage du rail 22 pour qu'il soit dans le plan quelque soit sa position. Le dimensionnement des rails 21 et 22 définit un déplacement dans un plan de l'embase articulée 5 du mât 4 sur le pont de la coque 7. Ce déplacement n'est possible que grâce à l'articulation 26 située au sommet des deux haubans rigides 9 faisant un triangle indéformable, avec le bras de jonction 11. Cette articulation suit, aux variations angulaires près, le mouvement de la base 5 du mât qui doit rester pour des raisons de solidité suffisamment en avant des points d'appui des haubans 9 sur les flotteurs 10. Cet édifice pyramidal solide, transmet la poussée vélique Fv par empilement du mât 4 et de ses rails réglables 21 et 22 et par ses haubans latéraux 9 aux coques. Deux haubans flottants 27 permettent de raidir le haut du mât par un étai 28 réglable sur l'avant du voilier, aboutissant dans le cockpit 1. Le réglage propulsif de la voile se fait avec une écoute classique 29 dimensionnée à cet effet, ramené au poste de pilotage 1. Tout ce voilier est conçu autour de celui-ci, à commande centralisée, ce qui conditionne ses proportions très basses et très arrière ainsi que son équilibrage.
Cette conception lui confère une homogénéité, lui permettant une évolution avec le moins de surface mouillée possible, d'où des performances accrues.
L'assemblage de ce voilier peut être rapide. Les haubans 9 peuvent être dotés à leurs extrémités, d'attaches rapides, les flotteurs 10 sont maintenus aux bras par des goupilles. Le bras de jonction 11 est solidaire de la coque 7 par un emboîtement en dépouille 31 maintenu par exemple par des plaquettes 32 démontables. Le mât 4 et sa voile 2 sont montés de façon classique.
L'aileron 15 peut être monté sur glissière. La gouverne de direction 16 est démontable de l'intérieur et montée dans un puits. La mise à l'eau fait appel à une remorque que l'on trouve, modulable, dans le commerce.
La coque de ce voilier trimaran, semi planante, suivant la figure 3 est constitué de deux formes en dépouille, la carène d'une part, le pont de l'autre, qui se rejoignent au niveau du plan de joint de manière à rendre ladite coque réalisable par technique de moulage.
La figure 5 donne une vue de détail dans un mode de réalisation particulier de l'ensemble des rails orthogonaux 21 et 22 dans la version trimaran. Le rail 22 est de type barre de flèche. La poussée du mât 4 est transmise au mécanisme par l'intermédiaire d'une articulation de type attache remorque 5 à boule. L'embase ou attache 5 se déplace sur un chariot 30 à galets contrôlé par un jeu de poulies qui forment le va et vient sur le rail 22 d'une écoute 25 en un seul brin, renvoyé au poste de pilotage ou cockpit 1. Cette barre de flèche ou rail 22 est maintenue perpendiculaire à l'axe de la coque sur le pont grâce à un jeu de deux chariots à galets 33 de type connu circulant sur deux rails latéraux 21ι et 2l et dimensionnés en rapport à la poussée du mât, fonction du bras de levier de la barre de flèche. La poussée vers l'avant est contenue par une flèche 35 dont la pointe est solidaire d'un chariot 34 coulissant sur un rail 21. Deux jeux de poulies 23 et 24 permettent le contrôle en position sur l'axe de la coque 7 de l'ensemble grâce à un va et vient d'une écoute 37 ramenée au poste de pilotage, et bloquée par des taquets coinçeurs 36.
Le bras de jonction 11 ou poutre de liaison des trois coques peut être haubanée par des tirants 38 de part et d'autre de la coque 7 afin de contenir les forces d'appui latérales.
Pour des raisons de sécurité, le triangle suivant la figure 2, entre la coque principale 7 et les flotteurs latéraux 10, est équipé d'un filet ou trampoline monté sur des tendeurs.
Dans un mode de réalisation tel que représenté dans cette figure
2, pour améliorer le greement initial, la double bôme 6 peut être montée sur une traverse 39 manchonnee sur une articulation solidaire d'une ralingue de mât 4, soit du côté de la grand voile 2 qui dispose alors d'une fenêtre à cet endroit, soit en avant du mât tel que représenté en variante sur cette figure 2 : en avant de cette traverse, une rallonge 40 en pointe de la double bôme 6 permet alors le montage d'un foc ou voile d'avant 41 représentée figure 4 en pointillés, gréée normalement en point de drisse. Son point d'écoute peut être monté sur un glissière à la base du mât 4, ce qui permet de régler l'ouverture de la voile ou foc, tout en maintenant la tension du bord d'attaque de celle-ci, dont l'extrémité avant est maintenue au bout de la rallonge 40 de la bôme double. L'ouverture de cette rallonge permet le débattement de la voile ou foc de part et d'autre.
Cette rallonge double 40 en V peut être manchonnee sur la double bôme arrière 6 et maintenue par des clips. Le foc, par ce montage, a la même incidence d'attaque que la voile 4 à l'angle d'ouverture près, le tout contrôlé par l'écoute de grand voile 29 ramenée au poste de pilotage 1. Ce greement peut ainsi équiper soit la version trimaran, soit une version catamaran.
Dans un montage catamaran, deux poutres ou bras de liaison sont montés de façon usuelle entre les deux coques ; deux rails longitudinaux de type 21 de ceux du trimaran, sont montés chacun sur un coque permettant de déplacer simultanément les bases des haubans rigides 9, et sur la poutre avant le rail transversal de type 22 de la version trimaran reçoit l'embase du mât 4 qui permet de retrouver la configuration de pyramide déformable comme dans le trimaran, et permet de modifier l'angle de quête du greement et en différentiel de coucher le greement. L'embase 5, ou encrage du greement se déplace ainsi toujours dans le même plan transversal.
La figure 4 représente un montage selon un mode de réalisation particulier d'une part des haubans 9 sur le mât 4 et d'autre part, de la double bôme sur ce même mât 4 : ces deux particularités peuvent être adaptées indépendamment l'une de l'autre.
En effet, la jonction ou l'articulation des haubans rigides 9, sur l'avant du mât 4 dévente et déforme la voile 2 en navigation aux grands angles. Une double bôme 6 permet de maintenir la tension de la voile 2 quelque soit la position de celle-ci, son inconvénient est de perturber l'écoulement laminaire en extrados. Pour remédier à cela, on éloigne l'articulation des haubans 9 en les situant aux extrémités d'une barre de flèche 42 dimensionnée à cet effet.
Celles-ci sont fixées à mi hauteur sur le mât 4 et haubanées 43 vers le haut et le bas sur le bord d'attaque, un tendeur 44 peut renforcer l'édifice par une triangulation supplémentaire. A l'extrémité de chacune de ces barres de flèche une articulation 78 dimensionnée à cet effet transmet les efforts de propulsion et de maintien à un hauban 9. Chaque articulation 78 et le hauban 9 correspondant se trouvent ainsi éloignés et déportés d'une distance suffisante du mât 4 afin de ne pas nuire au fonctionnement aérodynamique de l'ensemble de la voilure.
Pour diminuer par ailleurs la dévente de l'extrados avec l'un des tronçons de la double bôme 6, on articule cette double bôme à la base et sur le bord d'attaque du mât 4, la grand voile 2 est en tension entre la ralingue du mât et le point d'écoute de la double bôme. Le rond de chute ou bord de fuite 48 de la voile est contrôlé en tension par la rallonge sur l'avant de la double bôme, par un étai 45.
Tel que représenté dans la figure 4, la double bôme 6 peut être réalisée en matériau composite ou alliage léger, judicieusement ajourée en forme de fourche à deux branches 46. Les branches 46 sont prolongées par deux tubes reliés entre eux au point d'écoute 47. La rallonge 40 ou jambe de la fourche située à l'avant, est aussi ajourée, équipée en son extrémité avant d'une cadène ou encrage prévu à cet effet, pour la mise en tension par l'étai 45 du rond de chute 48 de la voile 2 par effet de levier de l'ensemble de la double bôme articulée autour de l'axe 77 en butée sur le mât 4. L'articulation de la double bôme 6 est une butée articulée 77 située à la jonction entre les deux anses de la double bôme. Elle reprend les efforts de tension de l'étai 45 et du bord de chute de la voile retenu par son écoute en 47 dirigés vers le haut du mât 4. L'étai est encré plus ou moins haut selon la répartition des efforts. La tension de l'ensemble est réglée indifféremment au point d'écoute 47, ou à l'avant avec un tendeur à vis 49. Le nouveau montage de double bôme à rallonge étayée autorise le montage d'un foc 41, comme expliqué précédemment et représenté dans la figure 2, pour des performances accrues.
Ce greement est ainsi amélioré aérodynamiquement en éloignant les haubans 9 et en descendant la double bôme 6, ce qui abaisse le centre de gravité de l'ensemble sans toutefois en pénaliser la manoeuvre.
Dans un mode de réalisation, l'articulation 45 ou 26 correspondant à une extrémité de hauban 9 peut être réalisée grâce à deux boucles en acier inoxydable l'une dans l'autre, l'une solidaire du support, l'autre du hauban par l'intermédiaire d'un embout 50 à épaulement dimensionné à cet effet. Cet embout 50 est emmanché dans le hauban 9. L'embout et le hauban sont traversés et maintenus tous deux par un axe à tête lui même maintenu par une goupille. Cet embout 50 permet de modifier la longueur du hauban en l'enfonçant plus ou moins dans celui-ci au même titre qu'une rallonge en choisissant le bon entraxe pour la fixation, grâce à divers perçages 51 prévus dans les haubans.
Un autre problème qui se pose à des voiliers ou bateaux devant être propulsés à forte vitesse est la régulation des forces de portance Fp qui varient en fonction de la vitesse et la forme du plan d'eau. Cette régulation peut être réalisée avec un coque planante dotée d'une ou plusieurs parties inférieures souples déjà connues par ailleurs, mais adaptées ici dans un mode de réalisation particulier tel que représenté à titre d'exemple dans les figures 6 et 7.
Cette régulation a pour but d'augmenter les performances et donc d'aller plus vite qu'une coque d'engin nautique normale. Il s'agit d'un profil porteur intrados à fond presque plat dont l'épaisseur relative à la possibilité de varier et de s'adapter aux sollicitations des variations des forces de portance en réaction à la force d'inertie emmagasinée par l'engin nautique. On utilise une ou plusieurs surfaces portantes dont la forme longitudinale est un profil intrados à épaisseur relative variable qui rencontre 1'eau en mouvement sous un faible angle d'incidence qui repousse l'eau vers le bas de façon à produire la réaction égale et opposée qui sert à soutenir le poids de cet engin nautique de manière à le faire déjauger afin qu'il évolue au planning ou à la surface de l'eau. La surface mouillée de la carène à fond plat diminue avec l'augmentation de la vitesse et se concentre sur l'arrière. On utilise la déformation contrôlée de la partie arrière de ce profil porteur dont la raideur, la nervosité et la forme sont prévues en fonction de la charge complète de l'engin considéré, afin d'adapter, suivant les sollicitations, la forme la plus appropriée à la portance considérée. Ce profil à épaisseur relative variable, pour un rendement optimum de sa déformation ne doit subir aucune autre contrainte que celles engendrées par les variations de portance perpendiculaires à la carène. Une première approche de ce système a déjà été envisagée et étudiée et peut être adaptée à un voilier équipé des dispositifs précédents suivant l'invention.
L'amortisseur 51 de type généralement hydraulique à double effet de type connu, est situé dans un puits 52 aménagé dans la coque 7 dont il est solidaire à une de ses extrémités, l'autre étant solidaire du profil déformable 53. Un ressort de tarage au besoin se positionne sur l'amortisseur lui-même et profite ainsi de son encrage, prévu à cet effet pour transmettre les forces de contre réaction additionnelles au profil porteur 53. Le taux d'amortissement est déterminé par rapport au programme plus spécifique de ladite coque : il est très dur pour la vitesse pure et moins freiné pour l'évolution, pour permettre au profil souple 53 d'adapter ses caractéristiques porteuses aux sollicitations des forces de portance Fp du plan d'eau en réaction à celles d'inertie emmagasinées par le bateau évoluant à grande vitesse, ceci en fonction de l'angle d'attaque ou d'incidence β du profil de la coque par rapport à la surface du plan d'eau 63 suivant la figure 1. Vu la nécessité de l'implantation d'au moins une partie du plan antidérive 15 et/ou 16 au niveau de ce profil déformable, il est absolument nécessaire que l'effort antidérive soit repris par la coque proprement dite 7 afin d'éviter le vrillage du profil porteur 53.
Pour cela, soit le plan antidérive 15 traverse ce profil en lui laissant tout dégagement de liberté comme sur la figure 7, soit et surtout quand il s'agit de la gouverne de direction 16, celle-ci tourne sur le plan porteur 53. mais c'est son axe repris dans la coque 7 qui en encaisse les efforts comme sur la figure 6.
On peut répartir l'amortissement sur deux pièces d'amortisseurs 51 et 54 surtout quand le plan porteur 53 est long. Le débattement maximum est contenu par les butées internes des amortisseurs. Dans la figure 7. le plan antidérive 16 est fixé dans la coque 7, dans un boîtier 55 de forme classique renforcé. Ce plan antidérive est réalisé en matériaux composites les plus raides, par exemple (fibre de carbone, verre) ou en alliage (aluminium anodisé) afin de limiter son flambage néfaste au fonctionnement du système. Une glissière 56 réalisée en plastique dur est ajustée latéralement au profil 15 en prévoyant les tolérances de flambage. L'épaisseur relative du plan antidérive 15 est plus importante sur la partie basse de façon à canaliser le décrochement dynamique au ras du profil porteur.
Pour un guidage précis du plan antidérive 15 dans le profil porteur souple 53, la glissière 56 peut comporter deux rouleaux latéraux en plastique dur, chacun fixé au moyen d'un axe en inox dimensionné à cet effet, ces axes sont maintenus parallèles à celui du plan antidérive 15 à une distance suffisante nécessaire à l'ajustement du passage de ce plan antidérive. Deux plaques en plastique dur sont ajustées symétriquement au profil par rapport à son axe. vissées sur le boîtier 56, côté fluide.
De plus, deux lèvres en caoutchouc ajustées surtout latéralement au profil peuvent assurer l'étanchéité supérieure de cette glissière 56. Cet ensemble se comporte comme un presse étoupe à cage qui limite le passage d'air afin de diminuer les problèmes de décrochement du plan antidérive 15. Le fonctionnement de ce plan antidérive traversant un profil souple 53 peut être amélioré grâce à l'utilisation d'un système anticavitation situé à 1'emplanture des profils antidérives, chassant les problèmes de cavitation engendrés par les problèmes d'étanchéité du profil 15 passant dans le plan 53 malgré la description ci-dessus.
Le principe le plus simple selon la figure 7 consiste à pressuriser la cage située entre les lèvres du bord de la glissière 56 ajustée au profil 15 du plan antidérive. Une prise de pression 57 située devant et dans l'axe du profil 15 ou plan antidérive hors de la carène permet de maintenir une pression P suffisante à la demande de la dépressurisation sur l'extrados du profil 15. Tous autres modes de traitement des problèmes de cavitation peuvent être utilisés, tels que ceux décrits également dans les figures 8 et 9. II est possible d'utiliser deux profils souples 53 en tandem, l'un derrière l'autre, sur la coque 7. Tous les cas de construction de ce profil souple 53 à épaisseur relative variable, étudiés par rapport à 1'implantation des plans antidérives, permettent de s'adapter à divers types de voilier :
- soit un voilier doté de trois points d'appui ou trois coques planantes dotées de profils souples, - soit un voilier trimaran à trois coques ou deux points d'appui comme dans l'exemple représenté dans les figures précédentes : les flotteurs latéraux 10 sont dépourvus alors de plan antidérive, équipés seulement chacun éventuellement d'un profil souple,
- soit les voiliers de type catamaran.... Les variations d'incidence β commandant la déformation de profils souples ne sont pas Jes mêmes à l'instant T d'une coque à l'autre. Le degré de liberté donné par le montage articulés des flotteurs permet ce fonctionnement autonome de chacune des coques.
La figure 6 correspond au montage d'une gouverne de direction 16 solidaire en mouvement au profil souple 53 et à son guidage interne à la coque qui supporte les efforts latéraux antidérives. Le safran 16 est solidaire en rotation selon son axe de centre de poussée d'un axe 58 dimensionnée à cet effet. Cet axe qui permet la direction de gouverne par le levier de commande 18 est guidé et maintenu en rotation sur le profil souple 53 par un tube guidé ou gaine 59 autour duquel un rouleau 60 permet de faire coulisser l'ensemble dans le puits 52 suivant les variations de position du profil 53. Les parois internes verticales du puits 52 en regard et dans l'axe de la coque sont espacées parallèlement de façon à réduite le jeu entre le rouleau 60 et les guides par exemple en plastique dur solidaires du puits 52. L'amortisseur à double effet réglable 51 profite de ce puits 52 interne à la coque vu ses dimensions sensiblement égales au guidage de l'axe du safran. Cet amortisseur 51 est fixé d'une part au profil souple 53, d'autre part au sommet du puits. Celui-ci est réalisé de façon à contenir les efforts latéraux du plan antidérive 16 afin d'éviter le vrillage du profil souple 53, il doit aussi contenir les efforts verticaux engendrés par l'amortisseur 51. Un soufflet 54 pneumatique situé entre la coque rigide 7 et le profil 53 souple complète l'amortissement et permet de régler la raideur de celui-ci. Des bandes de mousse dure permettent de sauvegarder l'état des parois entre la coque 7 et le profil souple 53. Le déplacement de la bande 62 permet de régler la longueur efficace du profil souple, en déterminant ainsi le point de départ de sa déformation.
La lèvre 64 est légèrement prépondérante, au niveau de la jonction du profil souple 53 avec la coque 7, par rapport à la continuité de la surface du profil souple de façon à créer une zone d'accélération du fluide à cet endroit ainsi qu'une succion qui tend à vider la fente de son eau, entre les deux surfaces.
Le fonctionnement de ce système de profil souple est comparable à celui d'une soupape réglante dont le tarage est équivalent au poids de la coque d'engin nautique et à sa charge pour la position intermédiaire du profil porteur. Le centre de poussée idéale de chacun des profils porteurs pouvant être utilisés sur ledit engin nautique recule sur l'arrière de la coque quand l'épaisseur relative du profil augmente. Pour choisir la meilleure forme adaptée au programme de navigation à voile, on déplace longitudinalement le centre de poussée vélique CV 3 par rapport au centre de poussée de la coque de façon à faire reculer plus ou moins les forces de portance sur l'arrière. Cela revient à déplacer aussi dans le même but, le poids du ou des navigateurs afin de régler l'assiette de la coque, ou l'angle β d'incidence du profil choisi, ce qui permet d'obtenir la meilleure glisse.
Pour en revenir au problème de cavitation auxquels sont soumis tous les plans porteurs et tous les plans antidérives, tel que la dérive secondaire 15 et la dérive safran 16 dans le cas des figures précédentes, il peut être installé sur les engins nautiques les systèmes décrits précédemment en figure 7, mais également ceux décrits dans les figures 8 et 9 ci-après.
En effet, le phénomène de cavitation est produit essentiellement par l'ébullition de l'eau, due à une baisse locale de pression sur l'extrados du profil considéré, baisse due elle-même aux faibles pressions qui régnent à cet endroit. Dans les conditions de vitesse extrême, ces bulles tendent à la création d'une poche d'air accompagnée du décrochement des filets de l'extrados, d'où une perte brutale de la portance du plan antidérive ou porteur considéré. Ce phénomène se rencontre plus particulièrement au niveau de 1'emplanture, ou liaison entre la carène d'une coque et le profil considéré.
Cette zone est sujette aux problèmes de ventilation des carènes. Ces problèmes se rencontrent aussi sur les plans porteurs ou antidérives à demi immergés, ou coulissant dans une carène. Cette dépression d'extrados crée une succion de la phase aérée ou non étanche vers la phase immergée d'où décrochement et perte de portance du profil.
Les figures 8 et 9 donnent un mode de réalisation conformément à l'invention qui comporte encastré dans tout profil 15 ou 16 considéré tel que sur la figure 1 et monté sur la coque 7 par tout système tel que décrit par exemple précédemment un volet secondaire 65 devant la zone 66 à traiter et donc le plus près possible de la coque sur une partie seulement de la hauteur du profil antidérive.
Cette zone 66 est égale en longueur à celle du profil 15 moins la longueur du volet 65, cette zone est donc dotée d'un profil 66 de moindre dimension. Ce volet 65 a la possibilité de prendre une incidence i ou i' par rapport à l'axe du profil xx* car ce volet 65 est articulé suivant un axe 68 le plus près possible de son bord d'attaque.
Cette variation d'incidence i ou i' par rapport à l'axe de symétrie xx' du profil 15 est fonction de l'orientation des forces de portance engendrées par l'évolution du plan ou profil considéré dans le fluide sous une incidence I. Cette incidence i ou i' du volet 65 par rapport au profil 67 crée une ouverture entre le bord de fuite 69 du volet 65 et le bord d'attaque 70 du profil 67, ouverture par laquelle s'engouffre une veine de fluide ou flux d'eau qui accélère les filets d'eau 71 qui balayent tangentiellement l'extrados 72, ce qui permet ainsi de chasser les sources de décrochement précitées telles que des bulles d'air 73 qui auraient tendance à se former par dépression.
L'incidence i peut être définie en ouverture par des butées 74 latérales, fonction des caractéristiques des profils utilisés : ces butées 74 peuvent être des bossages situés sur la tranche du profil 15 dans l'encastrement. Cette limite de débattement peut être réalisé également par un tenon solidaire du profil 65 et glissant dans une lumière du profil principal 15. Le volet secondaire 65 peut être aussi articulé derrière un bord d'attaque fixe et solidaire du profil principal 15. On peut également envisager deux volets secondaires fixés dans l'encastrement et dont les flans épousent ceux du profil principal 15, mais laissant entre eux une ouverture vers l'avant dans l'axe de ce profil et qui débouche latéralement sur deux fentes orientées entre chaque bord de fuite des volets secondaires et l'extrados 72 du volet arrière 67. On peut également dans d'autres modes de réalisation suivant le principe ci-dessus, envisager une implantation de ce volet 65 sur un profil asymétrique, utilisé plus particulièrement sur les plans porteurs de type aile dans l'eau qui sont en outre inclinés de 45° environ par rapport à la surface du plan d'eau et qui en ce cas peut comporter plusieurs volets 65 en série, les uns au-dessous des autres, sur le bord d'attaque pour qu'il y est toujours un de ces volets au niveau du changement de phase entre l'air et l'eau, en rapport avec l'importance de la zone à sauvegarder.
Ce volet mobile 65 peut être monté sur une gouverne de direction orientable telle que celle décrit dans les figures 1,2 et 5 et qui peut être orientable de façon compensée par rapport à l'axe de rotation. Cet axe de rotation peut être également celui 68 du volet secondaire et celui-ci peut avoir son axe même sans être monté sur une gouverne qui traverse la coque et peut être orienté à la demande. Ce volet 65 peut être aussi monté sur un plan de dérive escamotable par rotation sur l'arrière, ou du type dérive, ou sur un plan coulissant dans la carène 7, ou sur une gouverne de direction arrière montée sur le plat bord de la coque 7 au niveau des sorties d'eau.
Pour réaliser le montage du volet 65 dans un exemple de réalisation, l'extrémité de la tranche du profil 15 peut être un demi cylindre en creux dans l'axe 68 du bord d'attaque sur lequel vient s'encastrer le ou les tenons du volet 65. Ces tenons sont maintenus à l'avant par une plaque 75 à la forme du bord d'attaque, qui ferme le tout et est maintenue par des vis 76. La réalisation industrielle des volets et plans antidérives ou gouverne se fait par moulage. Tous les matériaux et techniques jusque là utilisés pour la réalisation des plans antidérives ou porteurs conviennent.
L'intégrité de la partie immergée inférieure du profil 15 considérée est sauvegardée par la zone de l'extrados 72 de balayage continu par les filets d'eau 71.
A surface égale, un plan ainsi traité est en outre plus efficace qu'un plan antidérive ou porteur habituel, ce qui permet de diminuer la surface totale et par conséquent le frottement dans le fluide, d'où un gain d'énergie appréciable.
Les dispositifs et perfectionnements qui font l'objet de la présente invention sont complémentaires pour améliorer globalement les performances de vitesse du voilier considéré, mais chaque dispositif additionnel, suivant les performances recherchées, n'est pas nécessaire. Considérés en combinaison pour les plus hautes vitesses, ils permettent donc la réalisation industrielle de l'ensemble du voilier. Il doit d'ailleurs être entendu que les descriptions qui précèdent n'ont été données qu'à titre d'exemple et qu'elles ne limitent nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents, en particulier, toutes autres formes de voilier tel qu'un catamaran à deux coques équivalents comme la coque principale 7, doté du même système de voilure mobile à sa base dans un plan, peuvent être envisagées, sans sortir du cadre de l'invention, à condition qu'elles présentent la même fonction.

Claims

REVENDICATIONS 1 . Dispositif d'équilibrage, de carène et de réglage d'un voilier de sport de type multicoques, à coques planantes, dont le centrage des plans antidérives et de voilure, du centre de gravité de ces coques et de son équipement est très en arrière relativement aux coques (7) et comporte un greement composé d'au moins un mât (4) et d'une voile principale (2) réglable, caractérisé en ce que le cockpit (1) où se place d'une manière permanente le navigateur est situé à l'arrière et reçoit toutes les commandes de manoeuvre, et l'équilibrage de voilure est effectué par le déplacement de l'embase (5) de l'emplanture articulée du greement dans un plan sur le pont de la coque centrale (7) lequel déplacement est contrôlé par au moins deux rails, orthogonaux (21) et (22), ayant pour but de jouer sur la longueur et l'orientation du couple de rappel entre le centre de gravité et le centre de poussée CV (3) de la voilure, ladite voilure étant maintenue latéralement par deux haubans rigides (9) aux deux extrémités faisant pyramide avec le mât (4) et qui assurent le maintien, la mobilité et les degrés de liberté de l'édifice sur l'arrière du voilier, lequel voilier comporte un volume (14) arrière qui compense le poids de l'ensemble en offrant une réserve de flottabilité.
2. Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le plan de dérive (16) principal est situé à l'arrière de la coque (7) et est à la fois une dérive et une gouverne de direction suspendue, laquelle coque (7) comporte également pour cela un aileron (15) situé suffisamment en avant et qui fait office de pivot.
3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le greement comporte une double bôme (6) articulée en hauteur sur le mât (4) permettant de faire descendre le bord de chute (8) de la voile (2) au ras du pont de la coque (7)
4. Dispositif suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la double bôme (6) est montée sur une traverse (39) articulée sur le mât (4) et comporte une rallonge double (40) en pointe en avant de cette traverse, qui peut recevoir une voile d'avant (41) dont le point d'écoute peut être monté sur une glissière à la base du mât (4) pour régler son ouverture.
5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'embase (5) du greement se déplace sur un chariot (30) contrôlé par un jeu de poulies, qui forme va et vient sur le rail (22) d'une écoute (25) en seul brin renvoyé au cockpit (1), lequel rail (22) est maintenu sur le pont perpendiculaire à la coque grâce à un jeu de deux chariots (33) circulant sur deux rails principaux et est déplacé grâce à un va et vient d'une écoute (37) en seul brin ramené au cockpit (1).
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que les extrémités articulées (78) des haubans (9) sont déportées du greement au bout des barres de flèches (42) et la double bôme (6) est articulée à la base du mât (4) sur un axe (77) de butée, un étai (45) permettant de tendre la chute (48) de la grand voile par effet de levier autour de ladite butée articulée (77).
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ladite coque (7) comporte à l'arrière au moins de sa carène, un profil souple (53) intrados à fond quasi plat, à épaisseur relative variable et en ce que ce profil souple de la carène est traversée par un plan antidérive (16) au moyen d'une glissière (56) sans gêne pour la déformation du profil souple qui est contrôlé en forme et en débattement par au moins un amortisseur (51) à double effet, permettant à ce profil d'adapter ces caractéristiques porteuses aux sollicitations des forces de portance (Fp) du plan d'eau en réaction à celles d'inertie emmagasinées par l'engin nautique évoluant à grande vitesse, ceci fonction de l'angle d'attaque ou d'incidence (β) du profil porteur de la coque par rapport à la surface du plan d'eau (63).
8. Dispositif suivant la revendication 7. caractérisé en ce que la glissière (56) est équipée d'une prise de pression (57) devant et dans l'axe du plan antidérive, qui permet le maintien d'une pression (P) suffisante à la demande de dépressurisation sur l'extrados du plan antidérive afin de lutter contre les problèmes de cavitation de celui- ci.
9. Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce que la gouverne de direction (16) est solidaire du mouvement du profil souple (53) et en ce que les efforts antidérives sont contenus par un mécanisme interne à la coque (7) tel qu'un puits (52) équipé de glissières internes contre lesquelles appuie un rouleau (60) dans lequel l'axe de commande de direction (58) dans sa gaine (59) est orienté par le levier (18) de commande.
10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que lesdits plans de dérive (15) ou gouverne (16) comportent un volet (65) le plus près possible de la coque (7) sur une partie seulement de la hauteur dudit plan antidérive et dans un encastrement égal à sa surface, articulé suivant un axe (68) proche de son bord d'attaque, lequel volet est maintenu en débattement de part et d'autre de l'axe (xx') de symétrie par des butées (74) déterminant lors de son ouverture sous la pression des forces de portance, une ouverture entre le bord de fuite (69) du volet et le bord d'attaque (70) du profil (67), ouverture par laquelle un flux d'eau balaye l'extrados (72).
11. Dispositifs suivant la revendication 10 caractérisé en ce que le volet (65) est mis en série avec d'autres volets sur le bord d'attaque du plan antidérive en rapport de l'importance de la zone à sauvegarder.
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