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WO2006123054A1 - Fin unit with elastic attachment system on an underside of a marine apparatus - Google Patents

Fin unit with elastic attachment system on an underside of a marine apparatus Download PDF

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WO2006123054A1
WO2006123054A1 PCT/FR2006/001122 FR2006001122W WO2006123054A1 WO 2006123054 A1 WO2006123054 A1 WO 2006123054A1 FR 2006001122 W FR2006001122 W FR 2006001122W WO 2006123054 A1 WO2006123054 A1 WO 2006123054A1
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WO
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fin
assembly according
elastic
board
insert
Prior art date
Application number
PCT/FR2006/001122
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French (fr)
Inventor
Hugo Heesterman
Original Assignee
Hugo Heesterman
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Publication date
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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 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/60—Board appendages, e.g. fins, hydrofoils or centre boards
    • B63B32/66—Arrangements for fixation to the board, e.g. fin boxes or foil boxes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B32/00—Water sports boards; Accessories therefor
    • B63B32/60—Board appendages, e.g. fins, hydrofoils or centre boards
    • B63B32/64—Adjustable, e.g. by adding sections, by removing sections or by changing orientation or profile

Definitions

  • the present invention relates to a fin assembly with elastic attachment system on the hull of a watercraft such as windsurfing, kite surfing, fly surfing, wake board, knee board and especially a surfboard.
  • Surfboards are usually equipped with one or more fins, more commonly three, attached to the back of the board, on the hull (bottom surface of the board).
  • Two fixing methods exist one is to stick the fins on the board to make them integral, the other is to have removable and interchangeable fins via a housing or a mounting insert incorporated in the board.
  • Traditional fins are usually made using a plate composed of a multitude of layers of glass fabric and resin, machined or shaped by hand. They are then made integral with the board by gluing with glass fabrics, unidirectional fiber and resin. This method of attachment allows to establish at the root a peripheral connection fillet to improve the hydrodynamic characteristics at the base of the fins.
  • the presence of the fins attached to the board during the manufacturing finishing stages leads to an increase in the duration of this operation and therefore the cost of labor, as well as an increase in weight and a reduction in the quality finishing of the board around the location of the fins.
  • many manufacturers have started to manufacture removable fins systems because they have many advantages, firstly for surfers who following the type of sport use several types of fins with the same board.
  • board builders looking for a quick installation of fins and a less bulky and easier storage of boards in the warehouse or during transport.
  • the boards are most commonly equipped with fins made of a thermo plastic material reinforced with glass powder. They are heavy and have low mechanical properties compared to traditional fins when subjected to bending stress. To obtain the best performance in the wave, during the various stages of manufacturing a board, the designer pays particular attention to the distribution of the volume and the balancing thereof with respect to its master torque.
  • the weight thereof causes a shift towards the rear of the center of gravity with respect to the desired optimal position.
  • the disappearance of the fillet represented by a mass of resin at the base of the drift, reduces the hydrodynamic performance by generating in some configurations untimely recesses of the fluid and a loss of control of the board by the surfer.
  • the fins are held in position on the board by a system provided with one or more screws which block them in place in the inserts, as described in the patent FR 2,691,943.
  • frequent assembly / disassembly of the fin or too high a tightening torque of the screw can damage the thread in the plastic insert, or even alter the hex head of the screw. This malfunction may result in the loss of the fin or an inability to assemble / disassemble it from the board.
  • the invention aims to facilitate the conduct of the board by a surfer by having removable fins whose constitution, shape and mounting on the board, on the one hand, to obtain an improvement in hydrodynamic performance by reducing vortex / vibration formations and secondly, to increase the range of evolution in waves in the marine environment.
  • this object is achieved by making the fin semi-articulated or partially self-orientable in its evolution in a fluid medium, in order to repel the hydrodynamic stall caused by the crossing of large turbulences and / or strong movements Laterally printed by the surfer in extreme evolution, thanks to elastic attachment means combined with the advanced position of the center of gravity G to the leading edge and the shape of the profile at the root of the fin.
  • the fin assembly with elastic fastening system according to the invention has a number of advantages. Since the fin is mounted semi-articulated on the board, in addition to improving the hydrodynamic performance, it also improves the life of the assembly with respect to mechanical shocks or hydrodynamic fluctuations, which are amortized by the elastic fastening system.
  • Figure 1 is a plan view showing the main components between wing and hull.
  • Figure 2 is a section of Figure 1 showing the shape of the profile, the post and the insert.
  • Figure 3 shows the flap in the working configuration in the liquid element with its associated swirling flows.
  • Figure 4 is a bottom view of the board equipped with three fins.
  • Figure 5 is a rear view of the board.
  • Figure 6 is a perspective view of the aileron / insert assembly.
  • FIG. 7 is a rear view of the wing seen side trailing edge.
  • - Figure 8 shows various shapes and surface condition of studs.
  • FIG. 9 is a perspective view of the insert mounted in the board.
  • FIG. 10 is a view of the insert with its angular template mounted in the board.
  • Figure 1 shows the entire assembly of the fin (2) on the hull (1).
  • the fin is equipped with at least one pin (3) which is inserted into an insert (5) connected to the hull
  • the mechanical assembly thus defined represents the so-called resilient fastening means (3-4-5-27). They bring a partial mobility of the aileron around the axis OZ in yaw M z and around the axis OX in roll M x .
  • the root profile comprises a thickening (7) of the trailing edge (8) of a value equal to or less than the thickness of the master torque located at about 25% of the chord of the profile.
  • This thickening (7) is built on a height h of value at least equal to that of the marten couple me.
  • the fin equipped with tenon (3) is constructed in such a way that it can float in the water. It consists of a filling core (16) of the profile in a very light material covered with a skin (17) of high strength with a strengthening of the leading edge (15) in successive layers. As needed, the fin will be equipped with a ballast (6) for two essential reasons. Namely, the first; to position the center of gravity G of the fin close to the root (9) and in front of the axis OZ, the second; to adjust the eigenfrequencies H x and
  • FIG. 3 makes it possible to explain how the fin (2) reacts when it is subjected to more or less laminar and fluctuating flows. Indeed, for a given speed V and an angle of incidence i the aileron is subjected to a lift P and a drag T whose center of action O 'is at the rear of the axis OY of the 'attached.
  • this shape limits the stalls due to the imperfections of junction of the drift / hull surfaces and thus also limits the displacement of the thrust center towards the leading edge of the fin.
  • the position of the center of gravity G which will most often be adjusted by means of a ballast (6) so that the inertial forces related to the axes OX and OY generate, during the acceleration of the speed ⁇ V, a rotation of the fin in the direction of a decrease in the incidence.
  • the fin in the case of extreme evolutions or important variations of velocity ⁇ V with high incidence, is self-adjustable in incidence by the fact that the link tenon (3) / insert (5) is elastic and the inertial actions, applied to the center of gravity G and the hydrodynamic actions applied to the center of thrust 0 ', induce moments of yaw M z and roll M x which counteract the effect burst by the angular variations ⁇ i and ⁇ j.
  • the post (3) according to the assemblies, may be circular or rectangular section or more or less elliptical section as in Figure 2.
  • the disassembly of the fin is effected by pulling it along the axis OZ while pressing on a marked point of the insert to disengage the elastic lamella or the pin from the notch of the tenon.
  • the fin in another embodiment may be locked in position by a cord (11) fixed at the end of tenon or on the base (9) of the fin.
  • This cord passes through the thickness of the board to be fixed and stretched by an elastic (12) located and hooked (13) in a groove (14) formed in the deck of the board.
  • FIG. 6 represents another type of embodiment according to which the fin (2) is attached to the hull (1) by two pins (3a-3b) inserted into two mortises (19a-19b) of a non-elastic material.
  • the mortises each comprise inside one or more rings of elastic material (18a-18b) so that the tenons once introduced are held by radial pressure of the rings, which however allow a slight elastic movement of the fin (around axes OX and OZ) in the games left between the diameter of the tenons and that of the mortises.
  • the position of the Oz axis is between the pins axes (3a-3b). But in the case where we want to adjust the OZ axis closest to the pin axis (3a) just use different elastic deformation rings under the same effort.
  • FIG 8 shows various pins that can be used.
  • the tenon is an insert during the manufacture of the fin (2) whose material used is either a stainless steel or titanium, or a composite.
  • the post comprises, on the outside, a smooth or serrated or knurled surface to reinforce the resistance of the assembly with the one or more rings (18a-18b) and inside a tubular cavity (22) where a flexible link (23) is housed safety device connecting one and the other of the two ends (24-25) of the tenon which in case of breakage makes it possible not to lose the drift in the fluid medium.
  • Figure 9 shows the insert (5) mounted in the board. It is a kind of cage made of very hard material including outside protruding parts (26) for docking and gluing in the hull (1).
  • This assembly in a concern of economic gain to reduce the duration and to facilitate the installation thereof in the board, comprises, FIG. 10, an angular positioning template (30) composed of three arms (31-32a-32b) each equipped with a pin (33).
  • the arm (31) of greater length than that of the arms (32a-32b) is provided with at least one breakable pin (34) dimensioned and reported at the angle ( ⁇ ) sought.
  • This angle ( ⁇ ) is defined by the designer for the angular positioning of the lateral fins, it defines its original angular position.
  • Each pin (34) represents an angular increment ( ⁇ ) comprised between 0.25 ° and 1 °, relative to the previous one.
  • ⁇ angular increment
  • the designer must break one or more pins (34) in order to obtain the angle which he wishes to apply to the fin, given by the flat support of the pin (34) and the pins ( 33).
  • the use of a weight on the insert may be necessary during its installation by gluing in the board. Once the inserts secured to the board with the desired angle, a final grinding is performed to flush the insert to the hull of the board to eliminate all the projections, shown in the hatched portion (35) in the figure 10.
  • the days or the interstices clearance between fin and hull will be filled by an elastic seal ( 21) glued on the hull or at the base of the fin.

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Abstract

The invention relates to a fin unit (2) with elastic attachment system on an underside (1) of a marine apparatus, such as a wind surf, kite surf, fly surf, wakeboard, knee board and particularly a surfboard. The fin in the mounting thereof is partially made to self-align in the flow of liquid medium with the aim of avoiding the hydrodynamic stall caused by the passage of high turbulence and/or large lateral movements caused by the surfer in extreme motion. The possibility for self-orientation is due to three fundamental parameters which are: the type of elasticity of the attachment system (3-4-5-27), the forward position of the centre of gravity G towards the leading edge (15) and the form of the root profile (9) of the fin (2) which has a thickening (7) of the trailing edge thereof.

Description

- DESCRIPTION - - DESCRIPTION -
La présente invention concerne un ensemble aileron avec système d'attache élastique sur la carène d'un engin nautique type planche à voile, kite surf, fly surf, wake board, knee board et tout particulièrement d'une planche de surf. Les planches de surf sont habituellement équipées de un ou de plusieurs ailerons, plus communément trois, fixés à l'arrière de la planche, sur la carène (surface inférieure de la planche). Deux méthodes de fixation existent, l'une consiste à coller les ailerons sur la planche pour les rendre solidaires, l'autre consiste à avoir des ailerons démontables et interchangeables par l'intermédiaire d'un boîtier ou d'un insert de fixation incorporé dans la planche. Les ailerons traditionnels sont généralement fabriqués à l'aide de plaque composée d'une multitude de couches de tissus de verre et de résine, usinées ou façonnées à la main. Ils sont ensuite rendus solidaires avec la planche par collage avec des tissus de verre, de la fibre unidirectionnelle et de la résine. Ce mode de fixation permet d'établir à l'emplanture un congé de raccordement périphérique pour améliorer les caractéristiques hydrodynamiques à la base des ailerons.The present invention relates to a fin assembly with elastic attachment system on the hull of a watercraft such as windsurfing, kite surfing, fly surfing, wake board, knee board and especially a surfboard. Surfboards are usually equipped with one or more fins, more commonly three, attached to the back of the board, on the hull (bottom surface of the board). Two fixing methods exist, one is to stick the fins on the board to make them integral, the other is to have removable and interchangeable fins via a housing or a mounting insert incorporated in the board. Traditional fins are usually made using a plate composed of a multitude of layers of glass fabric and resin, machined or shaped by hand. They are then made integral with the board by gluing with glass fabrics, unidirectional fiber and resin. This method of attachment allows to establish at the root a peripheral connection fillet to improve the hydrodynamic characteristics at the base of the fins.
Par contre la présence des ailerons fixés à la planche lors des étapes de finition de fabrication entraîne une augmentation de la durée de cette opération et donc le coût de la main d'œuvre, ainsi qu'une augmentation du poids et une réduction de la qualité de finition de la planche aux alentours de l'emplacement des ailerons. Depuis ces dix dernières années, de nombreux industriels se sont lancés dans la fabrication de systèmes d'ailerons amovibles car ils présentent de multiples avantages, d'une part pour les surfeurs qui suivant le type de sport utilisent plusieurs types d'ailerons avec la même planche. D'autre part pour les constructeurs de planches qui recherchent une rapidité de pose des ailerons et un stockage moins encombrant et plus facile des planches dans l'entrepôt ou lors du transport. Les planches sont le plus couramment équipées d'ailerons fait d'une matière thermo plastique renforcé avec de la poudre de verre. Ils sont lourds et présentent de faibles propriétés mécaniques comparées à celles d'ailerons traditionnels quand ils sont soumis à un effort de flexion. Pour obtenir les meilleures performances dans la vague, pendant les différentes étapes de fabrication d'une planche, le concepteur porte une attention toute particulière sur la répartition du volume et sur l'équilibrage de celle-ci par rapport à son maître couple.On the other hand, the presence of the fins attached to the board during the manufacturing finishing stages leads to an increase in the duration of this operation and therefore the cost of labor, as well as an increase in weight and a reduction in the quality finishing of the board around the location of the fins. Since the last ten years, many manufacturers have started to manufacture removable fins systems because they have many advantages, firstly for surfers who following the type of sport use several types of fins with the same board. On the other hand for board builders looking for a quick installation of fins and a less bulky and easier storage of boards in the warehouse or during transport. The boards are most commonly equipped with fins made of a thermo plastic material reinforced with glass powder. They are heavy and have low mechanical properties compared to traditional fins when subjected to bending stress. To obtain the best performance in the wave, during the various stages of manufacturing a board, the designer pays particular attention to the distribution of the volume and the balancing thereof with respect to its master torque.
Malgré tout, quand la planche est équipée de ses ailerons, le poids de ceux-ci induit un décalage vers l'arrière du centre de gravité par rapport à la position optimale recherchée. De plus la disparition du congé de raccordement, représenté par un amas de résine à la base de la dérive, réduit les performances hydrodynamiques en générant dans certaines configurations des décrochements intempestifs du fluide et une perte de contrôle de la planche par le surfeur.Nevertheless, when the board is equipped with its fins, the weight thereof causes a shift towards the rear of the center of gravity with respect to the desired optimal position. In addition, the disappearance of the fillet, represented by a mass of resin at the base of the drift, reduces the hydrodynamic performance by generating in some configurations untimely recesses of the fluid and a loss of control of the board by the surfer.
Le plus souvent les ailerons sont maintenus en position sur la planche par un système muni d'une ou plusieurs vis qui les bloquent en place dans les inserts, comme décrit dans le brevet FR 2 691 943. Cela oblige le surfeur à utiliser un outillage spécifique pour monter/démonter les ailerons représentant certaines difficultés lorsque l'on se trouve sur une plage. Sur certains systèmes commercialisés, un montage/démontage fréquent de l'aileron ou un couple de serrage trop élevé de la vis peut endommager le filetage dans l'insert en matière plastique, voire même altérer la tête hexagonale de la vis. Ce dysfonctionnement peut entraîner la perte de l'aileron ou une impossibilité de monter/démonter celui-ci de la planche. D'autres inconvénients ont pu être identifiés sur les systèmes existants, tel que la possibilité de perforation du renfort en fibre de la planche lors du montage/démontage de l'aileron à cause d'un basculement avant/arrière de celui-ci, ainsi que l'importance des réparations sur la planche lors de l'arrachement de l'insert en cas de choc violent, la forme et le poids de l'insert utilisé avec son mode d'encastrement dans la planche. D'autre part la rigidité des montages des ensembles ailerons/planche provoquent, dans les configurations d'évolutions extrêmes pratiquées par le surfeur, la formation de tourbillons et de vibrations.Most often the fins are held in position on the board by a system provided with one or more screws which block them in place in the inserts, as described in the patent FR 2,691,943. This requires the surfer to use a specific tool to assemble / disassemble the fins representing some difficulties when one is on a beach. On some commercial systems, frequent assembly / disassembly of the fin or too high a tightening torque of the screw can damage the thread in the plastic insert, or even alter the hex head of the screw. This malfunction may result in the loss of the fin or an inability to assemble / disassemble it from the board. Other disadvantages have been identified on existing systems, such as the possibility of perforation of the fiber reinforcement of the board during assembly / disassembly of the fin because of a tilting forward / backward thereof, and the importance of repairs on the board during tearing of the insert in case of violent impact, the shape and weight of the insert used with its method of embedding in the board. On the other hand the stiffness of assemblages fins ailerons / board cause, in the configurations of extreme evolutions practiced by the surfer, the formation of vortices and vibrations.
L'invention a pour but de faciliter la conduite de la planche par un surfeur en ayant des ailerons amovibles dont la constitution, la forme et le montage sur la planche, permettent d'obtenir d'une part, une amélioration des performances hydrodynamiques en réduisant les formations de tourbillons/vibrations et d'autre part, d'augmenter la plage d'évolution dans les vagues en milieu marin.The invention aims to facilitate the conduct of the board by a surfer by having removable fins whose constitution, shape and mounting on the board, on the one hand, to obtain an improvement in hydrodynamic performance by reducing vortex / vibration formations and secondly, to increase the range of evolution in waves in the marine environment.
Grâce à l'invention, ce but est atteint en rendant l'aileron semi articulé ou partiellement auto orientable dans son évolution en milieu fluide, dans le but de repousser le décrochage hydrodynamique occasionné par la traversée de grosses turbulences et/ou par les forts mouvements latéraux imprimés par le surfeur en évolution extrême, grâce à des moyens d'attache élastiques combinés avec la position avancée du centre de gravité G vers le bord d'attaque et de la forme du profil en emplanture de l'aileron. L'ensemble aileron avec système d'attache élastique, conformément à l'invention, présente un certain nombre d'avantages. Etant donné que l'aileron est monté semi articulé sur la planche, outre le fait qu'il améliore les performances hydrodynamiques, il améliore aussi la durée de vie de l'ensemble vis à vis des chocs mécaniques ou des fluctuations hydrodynamiques, lesquels sont amortis par le système d'attache élastique. L'invention est décrite ci-après à l'aide d'exemples et de références aux dessins joints, dans lesquels : la figure 1 est une vue en plan représentant les principaux éléments constitutifs entre aileron et carène. la figure 2 est une coupe de la figure 1 montrant la forme du profil, du tenon et de l'insert.Thanks to the invention, this object is achieved by making the fin semi-articulated or partially self-orientable in its evolution in a fluid medium, in order to repel the hydrodynamic stall caused by the crossing of large turbulences and / or strong movements Laterally printed by the surfer in extreme evolution, thanks to elastic attachment means combined with the advanced position of the center of gravity G to the leading edge and the shape of the profile at the root of the fin. The fin assembly with elastic fastening system according to the invention has a number of advantages. Since the fin is mounted semi-articulated on the board, in addition to improving the hydrodynamic performance, it also improves the life of the assembly with respect to mechanical shocks or hydrodynamic fluctuations, which are amortized by the elastic fastening system. The invention is described below with the aid of examples and references to the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a plan view showing the main components between wing and hull. Figure 2 is a section of Figure 1 showing the shape of the profile, the post and the insert.
- la figure 3 représente l'aileron en configuration de travail dans l'élément liquide avec ses écoulements tourbillonnaires associés. la figure 4 est une vue de dessous de la planche équipée de trois ailerons. la figure 5 est une vue arrière de la planche. la figure 6 est une vue en perspective de l'ensemble aileron/insert.- Figure 3 shows the flap in the working configuration in the liquid element with its associated swirling flows. Figure 4 is a bottom view of the board equipped with three fins. Figure 5 is a rear view of the board. Figure 6 is a perspective view of the aileron / insert assembly.
- la figure 7 est une vue arrière de l'aileron vu côté bord de fuite. - la figure 8 représente diverses formes et état de surface de tenons.- Figure 7 is a rear view of the wing seen side trailing edge. - Figure 8 shows various shapes and surface condition of studs.
- la figure 9 est une vue en perspective de l'insert monté dans la planche.- Figure 9 is a perspective view of the insert mounted in the board.
- la figure 10 est une vue de l'insert muni de son gabarit angulaire monté dans la planche.- Figure 10 is a view of the insert with its angular template mounted in the board.
La figure 1 représente l'ensemble du montage de l'aileron (2) sur la carène (1).Figure 1 shows the entire assembly of the fin (2) on the hull (1).
L'aileron est équipé d'au moins un tenon (3) lequel est introduit dans un insert (5) lié à la carèneThe fin is equipped with at least one pin (3) which is inserted into an insert (5) connected to the hull
(1) contenant une matière élastique (4) enrobant le cas échéant un fourreau (27) pour emprisonner et verrouiller le tenon après son enfoncement dans le logement.(1) containing an elastic material (4) covering, if appropriate, a sleeve (27) for trapping and locking the post after its insertion into the housing.
L'ensemble mécanique ainsi défini représente les moyens d'attaches dits élastiques (3-4-5-27). Ils apportent une mobilité partielle de l'aileron autour de l'axe OZ en lacet Mz et autour de l'axe OX en roulis Mx.The mechanical assembly thus defined represents the so-called resilient fastening means (3-4-5-27). They bring a partial mobility of the aileron around the axis OZ in yaw M z and around the axis OX in roll M x .
La figure 2 représente, suivant une coupe en vue de dessus, la forme de l'insert (5), la forme du tenon (3) et la forme du profil en emplanture (9) de l'aileron (2).2 shows, in a sectional view from above, the shape of the insert (5), the shape of the post (3) and the shape of the root profile (9) of the fin (2).
Le profil en emplanture comprend un épaississement (7) du bord de fuite (8) d'une valeur égale ou inférieure à l'épaisseur du maître couple situé à environ 25% de la corde du profil. Cet épaississement (7) est construit sur une hauteur h de valeur au moins égale à celle du martre couple me.The root profile comprises a thickening (7) of the trailing edge (8) of a value equal to or less than the thickness of the master torque located at about 25% of the chord of the profile. This thickening (7) is built on a height h of value at least equal to that of the marten couple me.
L'aileron équipé de tenon (3) est construit de telle manière qu'il puisse flotter dans l'eau. Il est composé d'un cœur de remplissage (16) du profil en une matière très légère recouverte d'une peau (17) de grande résistance avec un renforcement du bord d'attaque (15) par couches successives. Suivant le besoin, l'aileron sera équipé d'un lest (6) pour deux raisons essentielles. A savoir, la première; pour positionner le centre de gravité G de l'aileron proche de l'emplanture (9) et en avant de l'axe OZ, la deuxième; pour ajuster les fréquences propres Hx etThe fin equipped with tenon (3) is constructed in such a way that it can float in the water. It consists of a filling core (16) of the profile in a very light material covered with a skin (17) of high strength with a strengthening of the leading edge (15) in successive layers. As needed, the fin will be equipped with a ballast (6) for two essential reasons. Namely, the first; to position the center of gravity G of the fin close to the root (9) and in front of the axis OZ, the second; to adjust the eigenfrequencies H x and
H2 autour des axes OX et OZ. La figure 3, dans son ensemble, permet d'expliquer comment l'aileron (2) réagit lorsqu'il est soumis à des écoulements plus ou moins laminaires et fluctuants. En effet, pour une vitesse donnée V et un angle d'incidence i l'aileron est soumis à une portance P et à une traînée T dont le centre d'action O' se situe à l'arrière de l'axe OY de l'attache.H 2 around the axes OX and OZ. FIG. 3, as a whole, makes it possible to explain how the fin (2) reacts when it is subjected to more or less laminar and fluctuating flows. Indeed, for a given speed V and an angle of incidence i the aileron is subjected to a lift P and a drag T whose center of action O 'is at the rear of the axis OY of the 'attached.
Pour un angle d'incidence proche du décrochage on assiste à l'amplification des tourbillons marginaux tm, à l'amplification des turbulences d'emplanture t^ et des vibrations.For an angle of incidence close to the stall, we can observe the amplification of the marginal vortices tm, the amplification of the root turbulences and the vibrations.
Ces dernières peuvent être assez destructives quand on accroche les fréquences propres Hp du montage dans le milieu fluide turbulent.These can be quite destructive when one hangs the natural frequencies H p of the assembly in the turbulent fluid medium.
Ces inconvénients sont repoussés en rendant la dérive réactive et partiellement auto orientable en jouant sur trois paramètres fondamentaux. A savoir; - les moyens d'attache élastiques (3-4-5-27), qui suivant le grade d'élasticité, détermine l'importance des déplacements angulaires Δi et Δj autour des axes OX - OY. C'est ainsi qu'une forte variation de portance ΔP, due à une forte variation de vitesse ΔV (effet de remous ou de rafale), sera limitée par la rotation de l'aileron dans le sens de la diminution de l'angle d'incidence en considérant que le centre de poussée O' se situe à l'arrière de l'axe OZ. Ia forme du profil de l'aileron en son emplanture (9), dont le bord de fuite (8) comprend un épaississement (7) comme représentée sur les figures 1 et 2.These disadvantages are repulsed by making the drift reactive and partially self-orienting by playing on three fundamental parameters. To know; - The elastic attachment means (3-4-5-27), which according to the elasticity grade, determines the importance of the angular displacements Δi and Δj around the axes OX-OY. Thus, a large variation in lift ΔP, due to a large variation in speed ΔV (swirl or burst effect), will be limited by the rotation of the aileron in the direction of the decrease of the angle d 'incidence considering that the center of thrust O' is at the rear of the axis OZ. The shape of the fin profile at its root (9), whose trailing edge (8) comprises a thickening (7) as shown in Figures 1 and 2.
A une forte variation de poussée ΔP, cette forme limite les décrochages dus aux imperfections de jonction des surfaces dérive/carène et donc limite aussi le déplacement du centre de poussée vers le bord d'attaque de l'aileron. la position du centre de gravité G qui sera le plus souvent ajustée par l'intermédiaire d'un lest (6) pour que les forces d'inertie rapportées aux axes OX et OY engendrent, lors de l'accélération de la vitesse ΔV, une rotation de l'aileron dans le sens d'une diminution de l'incidence. C'est dans ces conditions que l'on peut dire que l'aileron, dans le cas d'évolutions extrêmes ou de variations importantes de vitesse ΔV à grande incidence, est auto réglable en incidence par le fait que le lien tenon (3)/insert(5) est élastique et que les actions d'inertie, appliquées au centre de gravité G et les actions hydrodynamiques appliquées au centre de poussée 0', induisent des moments de lacet Mz et de roulis Mx qui contrecarrent l'effet de rafale par les variations angulaires Δi et Δj. Le tenon (3), suivant les montages, peut être de section circulaire ou rectangulaire ou plus ou moins de section elliptique comme sur la figure 2.At a strong variation of thrust ΔP, this shape limits the stalls due to the imperfections of junction of the drift / hull surfaces and thus also limits the displacement of the thrust center towards the leading edge of the fin. the position of the center of gravity G which will most often be adjusted by means of a ballast (6) so that the inertial forces related to the axes OX and OY generate, during the acceleration of the speed ΔV, a rotation of the fin in the direction of a decrease in the incidence. It is in these conditions that one can say that the fin, in the case of extreme evolutions or important variations of velocity ΔV with high incidence, is self-adjustable in incidence by the fact that the link tenon (3) / insert (5) is elastic and the inertial actions, applied to the center of gravity G and the hydrodynamic actions applied to the center of thrust 0 ', induce moments of yaw M z and roll M x which counteract the effect burst by the angular variations Δi and Δj. The post (3), according to the assemblies, may be circular or rectangular section or more or less elliptical section as in Figure 2.
Il peut contenir à son extrémité une encoche ou un étranglement (10) pour s'auto positionner dans son fourreau (27) au cours de l'enfoncement et se verrouiller en fin de course sur une lamelle élastique (28) ou un anneau élastique de type circlips (20). Le démontage de l'aileron s'opère en le tirant suivant l'axe OZ tout en appuyant sur un point repéré de l'insert pour dégager la lamelle élastique ou l'épingle de l'encoche du tenon.It may contain at its end a notch or a constriction (10) to self-position in its sheath (27) during the depression and lock end of stroke on a resilient strip (28) or an elastic ring of circlip type (20). The disassembly of the fin is effected by pulling it along the axis OZ while pressing on a marked point of the insert to disengage the elastic lamella or the pin from the notch of the tenon.
L'aileron, dans un autre type de réalisation peut être verrouillé en position par une cordelette (11) fixée en bout de tenon ou sur l'embase (9) de l'aileron. Cette cordelette traverse l'épaisseur de la planche pour être fixée et tendue par un élastique (12) situé et accroché (13) dans une gorge (14) pratiquée dans le pont de la planche.The fin, in another embodiment may be locked in position by a cord (11) fixed at the end of tenon or on the base (9) of the fin. This cord passes through the thickness of the board to be fixed and stretched by an elastic (12) located and hooked (13) in a groove (14) formed in the deck of the board.
La figure 6 représente un autre type de réalisation selon laquelle l'aileron (2) est rattaché à la carène (1) par deux tenons (3a-3b) insérés dans deux mortaises (19a-19b) d'un matériau non élastique. Les mortaises comprennent chacune à l'intérieur une ou plusieurs bagues en matière élastique (18a-18b) de telle manière que les tenons une fois introduits sont maintenus par pression radiale des bagues qui permettent toutefois un léger débattement élastique de l'aileron (autour des axes OX et OZ) dans les jeux laissés entre le diamètre des tenons et celui des mortaises. La position de l'axe Oz se situe entre les axes des tenons (3a-3b). Mais dans le cas où on veut régler l'axe OZ au plus prés de l'axe du tenon (3a) il suffit d'utiliser des bagues à déformation élastique différentes sous un même effort. C'est le cas dans notre montage où les bagues (18a) ont un coefficient d'élasticité plus petit, c'est-à-dire plus dure que les bagues (18b). Une différence de grandeur ou de forme de bague contenue dans les mortaises (19) avant et arrière peut produire le même effet avec un coefficient d'élasticité identique.FIG. 6 represents another type of embodiment according to which the fin (2) is attached to the hull (1) by two pins (3a-3b) inserted into two mortises (19a-19b) of a non-elastic material. The mortises each comprise inside one or more rings of elastic material (18a-18b) so that the tenons once introduced are held by radial pressure of the rings, which however allow a slight elastic movement of the fin (around axes OX and OZ) in the games left between the diameter of the tenons and that of the mortises. The position of the Oz axis is between the pins axes (3a-3b). But in the case where we want to adjust the OZ axis closest to the pin axis (3a) just use different elastic deformation rings under the same effort. This is the case in our assembly where the rings (18a) have a smaller coefficient of elasticity, that is to say, harder than the rings (18b). A difference in size or shape of the ring contained in the mortises (19) front and rear can produce the same effect with an identical coefficient of elasticity.
La figure 8 représente divers tenons pouvant être utilisés. Le tenon est une pièce rapportée au cours de la fabrication de l'aileron (2) dont le matériau utilisé est soit un métal inox ou titane, soit un composite. Le tenon comprend à l'extérieur une surface lisse ou striée ou moletée pour renforcer la tenue du montage avec la ou les bagues (18a-18b) et à l'intérieur une cavité tubulaire (22) ou est logé un lien souple (23) de sécurité reliant l'une et l'autre des deux extrémités (24-25) du tenon qui en cas de rupture permet de ne pas perdre la dérive dans le milieu fluide. La figure 9 représente l'insert (5) monté dans la planche. C'est une sorte de cage en matériau très dur comprenant à l'extérieur des parties saillantes (26) pour l'amarrage et le collage dans la carène (1). A l'intérieur de l'insert d'autres parties saillantes (29) sont aménagées pour recevoir des équipements permettant l'accouplement avec au moins un tenon (3). Cet ensemble, dans un soucis de gain économique pour réduire la durée et pour faciliter la pose de celui ci dans la planche, comprend, figure 10, un gabarit de positionnement angulaire (30) composé de trois bras (31-32a-32b) chacun muni d'un picot (33). Le bras (31) de longueur supérieure à celle des bras (32a-32b) est muni d'au moins un picot (34) sécable dimensionné et rapporté à l'angle (ψ) recherché. Cet angle (ψ) est défini par le concepteur pour le positionnement angulaire des ailerons latéraux, il défini sa position angulaire d'origine.Figure 8 shows various pins that can be used. The tenon is an insert during the manufacture of the fin (2) whose material used is either a stainless steel or titanium, or a composite. The post comprises, on the outside, a smooth or serrated or knurled surface to reinforce the resistance of the assembly with the one or more rings (18a-18b) and inside a tubular cavity (22) where a flexible link (23) is housed safety device connecting one and the other of the two ends (24-25) of the tenon which in case of breakage makes it possible not to lose the drift in the fluid medium. Figure 9 shows the insert (5) mounted in the board. It is a kind of cage made of very hard material including outside protruding parts (26) for docking and gluing in the hull (1). Inside the insert, other projecting parts (29) are arranged to receive equipment for coupling with at least one tenon (3). This assembly, in a concern of economic gain to reduce the duration and to facilitate the installation thereof in the board, comprises, FIG. 10, an angular positioning template (30) composed of three arms (31-32a-32b) each equipped with a pin (33). The arm (31) of greater length than that of the arms (32a-32b) is provided with at least one breakable pin (34) dimensioned and reported at the angle (ψ) sought. This angle (ψ) is defined by the designer for the angular positioning of the lateral fins, it defines its original angular position.
Chaque picot (34) représente un incrément angulaire (Δψ) comprit entre 0,25° et 1°, par rapport au précédent. Lors de la pose des ailerons latéraux le concepteur doit casser un ou plusieurs picots (34) afin d'obtenir l'angle qu'il désire appliquer à l'aileron, donné par l'appui plan du picot (34) et des picots (33). En ce qui concerne la pose de l'aileron central, il est nécessaire de casser tous les picots (34) pour obtenir un angle de 0°, donné par l'appui plan généré par les trois picots (33). Afin de maintenir le contact entre les trois picots et la surface de la carène, l'emploi d'une masselotte sur l'insert peut être nécessaire lors de sa pose par collage dans la planche. Une fois les inserts solidaires de la planche avec l'angle recherché, un meulage final est effectué pour affleurer l'insert à la carène de la planche afin d'éliminer toutes les parties saillantes, représentées dans la partie hachurée (35) sur la figure 10.Each pin (34) represents an angular increment (Δψ) comprised between 0.25 ° and 1 °, relative to the previous one. During the installation of the lateral fins the designer must break one or more pins (34) in order to obtain the angle which he wishes to apply to the fin, given by the flat support of the pin (34) and the pins ( 33). Regarding the installation of the central fin, it is necessary to break all the pins (34) to obtain an angle of 0 °, given by the plane support generated by the three pins (33). In order to maintain contact between the three pins and the surface of the hull, the use of a weight on the insert may be necessary during its installation by gluing in the board. Once the inserts secured to the board with the desired angle, a final grinding is performed to flush the insert to the hull of the board to eliminate all the projections, shown in the hatched portion (35) in the figure 10.
Dans le cas ou la surface extérieure de l'insert équipé ne s'aligne pas exactement avec celle de la carène (1) ou présentant des aspérités, les jours ou les jeux d'interstices entre aileron et carène seront comblés par un joint élastique (21) collé sur la carène ou à la base de l'aileron. In the case where the outer surface of the fitted insert does not align exactly with that of the hull (1) or having asperities, the days or the interstices clearance between fin and hull will be filled by an elastic seal ( 21) glued on the hull or at the base of the fin.

Claims

- REVENDICATIONS - - CLAIMS -
1°) Ensemble aileron amovible avec système d'attache sur carène d'engin nautique (1) type surf, kite surf, fly surf, wake board, knee board, planche à voile ou similaire, caractérisé en ce que l'aileron (2) est rendu partiellement auto orientable dans son évolution en milieu fluide dans le but de repousser Ie décrochage hydrodynamique occasionné par la traversée de grosses turbulences et/ou par les forts mouvements latéraux imprimés par le surfeur en évolution extrême, grâce à des moyens d'attache élastiques (3 - 4 - 5 - 27) combinés avec la position avancée du centre de gravité G et de la forme du profil (7) en emplanture (9) de l'aileron (2). 2°) Ensemble aileron selon la revendication 1, caractérisé en ce que la forme du profil de l'aileron (2) en emplanture (9) comprend un épaississement (7) du bord de fuite (8) d'une valeur égale ou inférieure à l'épaisseur du maître couple situé à environ 25% de la corde du profil, le dit épaississement étant construit sur une hauteur h de valeur au moins égale à celle du dit martre couple. 3°) Ensemble aileron selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens d'attache est représenté par un insert (5) pris dans la masse de la carène (1) contenant une matière élastique (4) enrobant un fourreau (27) pour emprisonner au moins un tenon (3) issu de l'embase (9) de l'aileron (2), lequel ensemble permettant une mobilité élastique partielle de l'aileron autour des axes OZ et OX. 4°) Ensemble aileron selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que l'aileron (2) monté avec ses moyens d'attache (3-4-5-27) est amené à pouvoir se déplacer angulairement (Δi et Δj), dans le cas de sur-contraintes de pression d'ordre hydrodynamique ΔP, autour de l'axe OZ vertical en lacet Mz et autour de l'axe OX longitudinal en roulis Mx.1 °) Detachable fin assembly with attachment system on hull of watercraft (1) surf type, kite surf, fly surf, wake board, knee board, windsurfing or similar, characterized in that the fin (2 ) is rendered partially self-orienting in its evolution in fluid medium in order to repel the hydrodynamic stall caused by the crossing of large turbulences and / or by the strong lateral movements printed by the surfer in extreme evolution, thanks to means of attachment resilient (3 - 4 - 5 - 27) combined with the advanced position of the center of gravity G and the shape of the profile (7) at the root (9) of the fin (2). 2) Aileron assembly according to claim 1, characterized in that the shape of the profile of the fin (2) in root (9) comprises a thickening (7) of the trailing edge (8) of equal or lower value to the thickness of the master torque located at approximately 25% of the chord of the profile, said thickening being constructed over a height h of value at least equal to that of said paired marten. 3) Aileron assembly according to claim 1, characterized in that all of the attachment means is represented by an insert (5) taken from the mass of the hull (1) containing an elastic material (4) encasing a sheath (27) for trapping at least one lug (3) from the base (9) of the fin (2), which together allowing a partial elastic mobility of the fin around the axes OZ and OX. 4) Aileron assembly according to claims 1 and 3, characterized in that the fin (2) mounted with its attachment means (3-4-5-27) is made to move angularly (Δi and Δj) , in the case of hydrodynamic pressure over-pressures ΔP, around the vertical axis OZ in yaw M z and around the longitudinal axis OX in roll Mx.
5°) Ensemble aileron selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'aileron (2) équipé de tenon (3) est construit de telle manière qu'il puisse flotter dans l'eau, c'est-à-dire qu'il est composé d'un cœur de remplissage (16) du profil en une matière très légère recouverte d'une peau (17) de grande résistance avec un renforcement du bord d'attaque (15) par couches successives qui renferment, suivant le besoin, un lest (6) pour ajuster les fréquences propres Hp pour positionner le centre de gravité (G) de l'aileron proche de l'emplanture (9) et en avant de l'axe OZ. 6°) Ensemble aileron selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'aileron (2), dans le cas d'évolutions extrêmes ou de variations importantes de vitesse ΔV à grande incidence i (effet de remous ou de rafale) engendrent de fortes variations de poussée ΔP, est auto réglable en incidence par le fait que le lien tenon (3)/insert (5) est élastique et que les actions d'inertie appliquées au centre de gravité G et les actions hydrodynamiques appliquées au centre de poussée O' (dépendant des effets tourbillonnaires des traînées induites tm et des traînées d'emplantures te) induisent des moments de lacet Mz et de roulis Mx qui contrecarrent l'effet de rafale par les variations angulaires Δi et Δj.5 °) Aileron assembly according to claim 1, characterized in that the fin (2) equipped with tenon (3) is constructed in such a way that it can float in the water, that is to say that it is composed of a filling core (16) of the profile in a very light material covered with a skin (17) of high strength with a reinforcement of the leading edge (15) in successive layers that contain, as needed , a ballast (6) for adjusting the natural frequencies Hp to position the center of gravity (G) of the fin near the root (9) and in front of the axis OZ. 6 °) Aileron assembly according to claims 1 to 5, characterized in that the fin (2), in the case of extreme changes or significant variations in speed ΔV high incidence i (eddy effect or gust) generate large pressure variations ΔP, is self-adjustable in incidence by the fact that the link tenon (3) / insert (5) is elastic and that the inertial actions applied to the center of gravity G and the hydrodynamic actions applied to the center of O 'thrust (depending on the swirling effects of induced streaks tm and root streaks te) induce moments of yaw Mz and roll Mx which counteract the burst effect by the angular variations Δi and Δj.
7°) Ensemble aileron selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tenon (3) est de section circulaire ou rectangulaire ou plus ou moins elliptique, il peut contenir à son extrémité une encoche ou un étranglement (10) pour s'auto positionner dans son fourreau (27) au cours de l'enfoncement et pour se verrouiller en fin de course sur lamelle élastique (28) ou un anneau élastique de type circlips (20).7 °) Aileron assembly according to claim 3, characterized in that the tenon (3) is of circular or rectangular section or more or less elliptical, it may contain at its end a notch or a constriction (10) to self-position in its sheath (27) during the depression and to lock at the end of travel on an elastic strip (28) or a circlip type elastic ring (20).
8°) Ensemble aileron selon les revendications 3 et 7, caractérisé en ce que l'aileron (2) est verrouillé en position par une cordelette (11) fixée en bout du tenon ou sur l'embase (9) aileron, laquelle cordelette traverse l'épaisseur de la planche pour être fixée et tendue par un élastique (12) situé et accroché (13) dans une gorge (14) pratiquée dans le pont de la planche. 9°) Ensemble aileron selon les revendication 1 et 7, caractérisé en ce que l'aileron (2) est rattaché à la carène (1) par deux tenons (3a - 3b) insérés dans deux mortaises (19a - 19b) d'un matériau non élastique, lesquelles mortaises comprennent chacune à l'intérieur au moins une bague en matière élastique (18a - 18b) de telle manière que les tenons une fois introduits sont maintenus par pression radiale, au niveau de l'étranglement (10), des bagues qui permettent toutefois un léger débattement élastique de l'aileron (autour des axes OX, OZ) dans les jeux laissés entre le diamètre des tenons et celui des mortaises. 10°) Ensemble aileron selon la revendication 9, caractérisé en ce que la bague (18a) et la bague (18b) présentent des déformations élastiques différentes sous un même effort, dues à la différence du coefficient d'élasticité de l'élastomère choisi et/ou à la différence de la forme de la bague pour positionner l'axe Oz au plus prêt de l'axe du tenon avant.8 °) Aileron assembly according to claims 3 and 7, characterized in that the fin (2) is locked in position by a cord (11) fixed at the end of the stud or on the base (9) fin, which rope crosses the thickness of the board to be fixed and stretched by an elastic (12) located and hooked (13) in a groove (14) formed in the deck of the board. 9 °) Aileron assembly according to claims 1 and 7, characterized in that the fin (2) is attached to the hull (1) by two pins (3a - 3b) inserted into two mortises (19a - 19b) of a non-elastic material, which mortises each comprise inside at least one ring of elastic material (18a - 18b) so that the tenons once introduced are held by radial pressure, at the level of the throat (10), rings that allow however a slight elastic movement of the fin (around the axes OX, OZ) in games left between the diameter of the tenons and mortise. 10 °) Aileron assembly according to claim 9, characterized in that the ring (18a) and the ring (18b) have different elastic deformations under the same force, due to the difference in the elasticity coefficient of the chosen elastomer and / or unlike the shape of the ring to position the axis Oz at the closest to the axis of the front post.
11°) Ensemble aileron selon les revendications 3 et 9, caractérisé en ce que le tenon (3a -3b) est une pièce rapportée au cours de la fabrication de l'aileron (2) dont le matériaux utilisé est soit de l'acier inox ou titane, soit un composite, ce même tenon comprend à l'extérieur une surface lisse ou striée ou moletée pour renforcer la tenue du montage avec la ou les bagues (18a - 18b) et à l'intérieur une cavité tubulaire (22) ou est logé un lien souple (23) de sécurité reliant l'une et l'autre des deux extrémités (24 - 25) du tenon qui en cas de rupture permet de ne pas perdre l'aileron dans le milieu fluide. 12°) Ensemble aileron selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'insert (5) est une cage en matériau composite très dur comprenant à l'extérieur des parties saillantes (26) pour l'amarrage et le collage dans la carène (1) et à l'intérieur d'autres parties saillantes (29) pour recevoir des équipements permettant de faire la jonction avec au moins un tenon (3), le dit insert: (5) pour faciliter sa pose dans la planche comprend un gabarit de positionnement angulaire (30) composé de trois bras (31-32a-32b) chacun muni d'un picot (33), le dit bras (31) de longueur supérieure à celle des bras (32a-32b) est muni d'au moins un picot (34) sécable dimensionné et rapporté à l'angle (ψ) recherché.11 °) Aileron assembly according to claims 3 and 9, characterized in that the pin (3a -3b) is an insert during the manufacture of the fin (2) whose material is used is stainless steel or titanium, or a composite, this same tenon includes a smooth surface or ridged or knurled to enhance the strength of assembly with the ring or rings (18a - 18b) and inside a tubular cavity (22) or is accommodated a flexible link (23) security connecting one and the other of the two ends (24 - 25) of the tenon which in case of rupture allows not to lose the fin in the fluid medium. 12 °) Aileron assembly according to claim 3, characterized in that the insert (5) is a cage made of very hard composite material comprising outside protruding parts (26) for mooring and gluing in the hull ( 1) and inside other projections (29) to receive equipment for joining with at least one pin (3), said insert: (5) to facilitate its installation in the board includes a template angular positioning device (30) consisting of three arms (31-32a-32b) each provided with a pin (33), said arm (31) longer than that of the arms (32a-32b) is provided with minus one scored pin (34) dimensioned and related to the angle (ψ) sought.
13°) Ensemble aileron selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'aileron comprend à son emplanture (9) un joint élastique (21) comblant les jeux ou interstices entre aileron et carène. 13 °) Aileron assembly according to claim 2, characterized in that the fin comprises at its root (9) an elastic seal (21) filling the games or interstices between fin and hull.
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