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SYSTEME D'AILES PORTEUSES SUR L'EAU POUR VEHICULES NAUTIQUES.
La présente invention a pour objet un système d'ailes por- teuses sur l'eau pour véhicules nautiques comportant deux ailes porteuses disposées l'une derrière l'autre, chargées chacune d'une portion du poids du véhicule, qui produisent des forces maintenant l'équilibre par des par- ties d'ailes immergées et émergentes, inclinées transversalement au sens de navigation et qui soulèvent le corps du véhicule au moins partiellement hors de l'eau pendant la navigation.
Les véhicules nautiques de ce type munis de plusieurs ailes porteuses connus jusqu'à présent comportent des ailes porteuses connus jus- qu'à présente comportent des ailes porteuses inclinées transversalement en avant et en arrière, qui sont à peu près semblables quant à leur confor- mation et leur action, puis dont les extrémités se trouvent au-dessus de la surface de l'eau pendant la navigation. Mais cette disposition présen- te une série de sérieux inconvénients : la stabilité longitudinale diminue sous des moments de déséquilibrage donnant l'assiette sur l'avant déjà en présence de faibles inclinaisons, de sorte que le véhicule ne supporte que de faibles déplacements du centre de gravité vers sa partie avant et s'en- fonce facilement dans la vague.
Ce danger se présente notamment par grosse mer à la sortie d'une crête de vague, lorsque l'aile postérieure, qui tend à suivre le contour de l'eau sous l'action des parties de surfaces émergées, se trouve soulevée et que, de ce fait, l'angle d'incidence et la poussée diminuent à l'aile porteuse antérieure dans le creux de la vague, de sorte que le véhicule s'enfonce dans la vague suivante. La profondeur d'immer- sion varie fortement avec la vitesse, de sorte que le corps de l'embarca- tion du navire s'enfonce prématurément en cas de navigation ralentie, mais qu'il s'élève si haut au-dessus de la surface de l'eau aux grandes vites- ses que la stabilité est compromise.
Une très forte résistance se produit au démarrage avec le corps de l'embarcation encore mouillé et lors de l'ar- rêt en mer l'embarcation tend à plonger par la proue dans la crête de la vague.
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Les inconvénients exposés sont supprimés par l'invention au moyen d'un système d'ailes porteuses basé sur un nouveau principe. Le système comporte deux ailes porteuses différentes entre elles quant à la forme et à l'effet,dont l'aile antérieure est constituée de façonà agir sur la surface de l'eau et l'aile postérieure est constituée de manière à agir, tout au moins dans une mesure prédominante, sur la position d'é- qui.libre ou assiette.
Des parties d'ailes émergentes, inclinées transversalement, ayant une conformation leur conférant une grande insensibilité aux varia- tions de l'angle d'incidence, sont précues sur l'aile antérieure, l'effet de poussée de ces parties croissant avec la distance au-dessus de la ligne de flottaison à la vitesse maximum dans une plus forte mesure que sur l'ai- le postétieure. Les ailes vont jusqu'aux surfaces de glissement du corps de l'embarcation, où elles trouvent une suite directe de leur poussée.
Des forces de retour, maintenant la stabilité, sont produites sur l'aile par les surfaces actives variant fortement avec l'immersion.
Par rapport à l'aile antérieure, l'aile porteuse postérieure présente une constitution plus sensible à la variation de l'angle d'inci- dence et elle comporte des parties de surface n'émergeant au maximum que d'une fraction de sa surface totale, puis n'allant qu'à une plus faible hauteur au-dessus de la ligne de flottaison en navigation, Les forces sta- bilisatrices se développent dans cette aile, au moins dans une mesure pré- pondérante, lorsque l'embarcation quitte son assiette, par suite des varia- tions de l'angle d'incidence qui se produisent lorsque cette aile fait va- rier sa profondeur d'immersion par rapport à l'aile antérieure et l'embar- cation est tournée impérativement autour de l'aile antérieure,
tandis qu'une action sur la surface de l'eau par des parties d'aile émergentes ne se pro- duit au maximum que dans une plus faible mesure qu'à l'aile antérieure.
On peut limiter la grandeur des parties émergentes de l'aile postérieure dans une mesure telle qu'elles ne s'étendent, à la vitesse normale,que jusqu'à la surface de l'eau et qu'elles n'émergent qu'à des vitesses supé- rieures. Dans¯l'application extrême du principe, elles peuvent être com- plètement supprimées, de façon que l'aile reste complètement immergée à n'importe quelle vitesse.
Pour augmenter sa sensibilité à l'angle d'incidence,par con- séquent à l'agrandissement des variations de la valeur auxiliaire du coef- ficient de poussée avec l'angle' d'incidence (élévation du quotient gradient de poussée/coefficient de poussée) par rapport à l'aile antérieure, la par- tie immergée de l'aile porteuse postérieure peut recevoir une plus grande. étendue (b2/F) et un plus petit coefficient de poussée (ca) avec une quille médiane plus petite. Si la surface de l'aile se termine au-dessous de la surface de l'eau, l'effet d'une augmentation de l'étendue peut être obtenu par des plaques marginales.
Une nouvelle élévation considérable de la sensibilité à l'an- gle d'incidence peut être obtenue en montant de façon pivotante la surface de poupe sur un axe placé au ou derrière le point de pression, puis en la faisant contrôler par un ressort.
Pour diminuer la sensibilité à l'angle d'incidence, par con- séquent pour diminuer le quotient gradient de poussée/coefficient de pous- sée de l'aile porteuse antérieure par rapport à l'aile porteuse postérieu- re, l'angle d'incidence de la partie immergée peut augmenter avec l'augmen- tation de la profondeur d'immersion. L'influence de l'angle d'incidence est complètement éliminée par une commande de l'angle d'incidence de l'ai- le ou par une commande de volets ou d'ailerons, montés sur le bord posté- rieur de l'aile à l'aide de surfaces directrices, de telle manière que la force de la poussée ne soit plus influencée par la variation du sens du courant.
L'action s'exerçant sur la surface de l'eau des parties de sur- faces immergées et émergentes peut être renforcée par des plaques placées dans le sens du courant perpendiculairement au-dessous de l'aile,
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En outre, le principe du système peut aussi être appliqué aux organes d'appui des ailes porteuses, du fait que les organes d'appui antérieurs, placés en disposition inclinée transversalement, comportent des profils produisant la poussée, qui développent des forces de rappel lors de l'immersion, tandis que les organes d'appui de l'aile porteuse pos- térieure produisent la poussée au maximum sur les parties placées à proxi- mité de l'aile, puis sont, par ailleurs, constitués à profil symétrique sans effet de poussée.
Dans le système décrit, l'aile antérieure, qui agit sur la surface de l'eau et qui tend aussi à suivre la surface l'eau dans la vague, détermine la profondeur d'immersion de l'ensemble de l'embarcation tandis que l'aile postérieure, qui tend à maintenir l'assiette, suit les mouvements verticaux de l'aile antérieure. En mer, où l'aile de poupe n'est influen- cée que dans une faible mesure ou même pas du tout par la surface de l'eau l'embarcation a tendance à osciller parallèlement à elle-même et à traver- ser les vagues avec de petits angles de tangage. L'embarcation quitte, par suite, les crêtes des vagues sans inclinaison considérable donnant l'as- siette en avant, dont la production mettait en danger les embarcations an- térieurement connues.
Le nouveau système d'ailes porteuses assure une stabilité lon- gitudinale statique beaucoup plus grande que la disposition connue compor- tant deux ailes semblables et, en présence de moments critiques donnant l'assiette sur l'avant, les valeurs de stabilité sont plusieurs fois supé- rieures. Ceci provient du fait que l'aile antérieure augmente sa profon- deur d'immersion sous l'élévation de la charge et que l'embarcation selon l'ancienne disposition tourne autour de l'aile postérieure déchargée, de sorte qu'il se produit une perte de poussée diminuant la stabilité à l'ai- le antérieure.
Par contre, dans le nouveau système, l'aile postérieure suit l'aile antérieure, elle augmente donc aussi sa profondeur d'immersion; de sorte qu'il se produit une inclinaison négative beaucoup plus faible de l'axe longitudinal et, par suite, une plus faible diminution de la pous- sée à l'aile antérieure.
En présence de variations de la vitesse, l'équilibrage de la force de poussée s'effectue, dans le système d'ailes porteuses de l'in- vention, à l'aile arrière avec de plus grands trajets d'immersion qu'à l'aile antérieure, de sorte que l'embarcation se déséquilibre automati- quement dans le sens augmentant l'angle d'incidence en présence d'une réduction de vitesse et dans le sens de la diminution de l'angle d'inci- dence en présence d'une élévation de vitesse. Ce processus diminue les différences d'immersion de l'embarcation dans une mesure telle que l'on peut obtenir une immersion constante de l'aile antérieure à n'importe quelle vitesse, même sous des conditions déterminées.
De la même manière, une augmentation de la charge provoque un déséquilibrage donnant de l'as- siette sur l'arrière, puis augmentant l'angle d'incidence et par suite aus- si la poussée. L'embarcation répond également en présence d'pscillations de plongée forcées par une inclinaison de son axe longitudinal écartant les forces contraires. Au démarrage, lorsque la totalité de la grande sur- face de l'aile antérieure est placée entièrement sous l'eau, l'embarcation se déséquilibre en prenant une forte assiette sur l'arrière et en augmentant ainsi l'angle d'incidence de l'aile, ce qui fait que les forces de poussée dynamiques soulève le corps de l'embarcation hors de l'eau déjà à faible vitesse, avant que de fortes résistances s'y opposent. Le fort déséquilibre lors de l'arrêt empêche l'enfoncement de la lame.
Le système d'ailes porteuses ; lequel l'aile arrière est grandement influencée par les mouvements verticaux de l'aile avant, compor- te l'avantage qu'avec une commande arbitraire de la poussée et de la ngée de l'aile avant, la plongée de l'aile arrière est aussi commandée en même temps En conséquence, les moyens connus en soi pour la variation de la poussée, tels que réglage de l'angle d'incidence, pivotements de volets sur la partie arrière de l'aile ou ailerons disposés séparément de cette
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dernière, ne sont utilisés que sur l'aile avant, tandis que l'aile arrière- ne comporte aucun de ces moyens.
On connaît déjà des embarcations dans lesquelles il n'y a qu'une seule aile porteuse à extrémités émergentes disposées au centre de gravité de l'embarcation, tandis qu'une surface de gouverne horizontale se trouve placée à l'arrière du bâtiment, cette surface de gouverne étant très petite par rapport à la surface porteuse avant et ne produisant pas de forces de poussée à l'état normal de navigation. Etant donné que cette surface de gouverne est déchargée et ne produit donc pas de forces porteu- ses, la profondeur de plongée n'est également pas modifiée de la manière décrite ici en présence d'un changement de vitesse. Des navires de ce genre sont donc très sensibles aux déplacements du centre de gravité, de sorte qu'ils n'ont pas une stabilité longitudinale suffisante en mer, lorsque des vagues frappent le corps du navire.
Quelques formes de réalisation de l'objet de l'invention sont représentées, à titre d'exemples, aux dessins annexés.
Fig. 1 est une élévation latérale d'un véhicule nautique c comportant des ailes de support fixées au corps de l'embarcation.
Figs. 2 et 3 sont des coupes transversales suivant la ligne A-B de la fig; 1 d'une aile porteuse antérieure et du corps de l'embarca- tion.
Figs. 2a et 3a sont des plans de l'aile antérieure.
Figs. 4 à 7 sont des coupes transversales suivant la ligne C-D de la fig, 1 d'une aile porteuse postérieure et du corps de l'embarcation.
Figs. 4a et 7a montrent en plan la constitution de l'aile postérieure.
Fig. 7b est une élévation latérale d'une plaque marginale.
Aux figs. 2 à 7, pour mieux montrer la constitution du sys- tème d'ailes au-dessus de la ligne de flottaison à la vitesse maximumWL, les lignes de niveau a et b sont tracées partout à la même distance l'une de l'autre.
Fig. 8 montre des coupes de profil à plus grande échelle de la surface antérieure selon les lignes de niveau WL, a et b des figs. 2 et 3.
Fig. 9 montre à plus grande échelle des coupes de profil de la surface postérieure suivant les lignes de niveau WL? a et b de la fig.
4.
Figs, 10 et 11 sont chacune une coupe de profil d'une aile porteuse postérieure commandée par un ressort.
Fig. 12 est une coupe de profil d'une aile antérieure commandée par une surface directrice,
Le véhicule nautique comporte un corps d'embarcation 1 pré- sentant une surface de glissement antérieure 2 et une partie postérieure 2'. Une aile porteuse antérieure 3, comportant des parties émergentes 3', et une aile postérieure 4, comportant une partie émergente 4', sont dispo- sées à une certaine distance en avant et en arrière du centre de gravité situé sensiblement au milieu de l'embarcation, de sorte que chacune de ces ailes est chargée d'une partie du poids,, Les parties émergentes 3' et 4' des moitiés de surfaces porteuses gauche et droite peuvent avoir une incli- naison transversale convergeant vers le bas, par conséquent la forme d'un V, comme cela est représenté à la partie inférieure de la fig. 2 et à la fig.
4, ou bien une inclinaison transversale convergeant vers le haut, par conséquent en forme de V renversé, comme le montre la fig. 3, sans modifier le principe de l'invention. Dans les deux dispositions, des forces stabi- lisatrices suffisamment grandes sont produites.
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Des organes d'appui 5 sont prévus pour la fixation de l'aile porteuse postérieure au corps de l'embarcation; comme décrit, ces organes d'appui produisent au maximum la poussée sur les parties 5' placées à proxi- mité des ailes puis sont par ailleurs constitués avec un profil symétrique sans effet de poussée, tandis que l'appui de l'aile porteuse antérieure est assuré par la partie d'aile 3' même et par des pièces d'appui qui pos- sèdent un profil produisant une poussée. Tous autres appuis nécessaires pour des raisons statiques, qui n'ont aucune influence sur l'essentiel de l'invention, sont supprimés.
En comparant les figs. 2 et 3 avec les figs. 4 à 7, on peut voir que l'aile antérieure 3 et l'aile postérieure 4 sont constituées de façon différente; en fait, l'aile porteuse antérieure va, par ses parties de surface émergentes 3' qui ont une plus grande surface totale que la par- tie immergée 3 jusqu'aux surfaces de glissement 2 du corps de l'embarcation, tandis que la partie émergente 4' de l'aile postérieure de la fig. 4, qui n'a qu'une fraction de la grandeur de surface de sa partie immergée, ne s'étend qu'à une hauteur beaucoup plus faible au-dessus de la ligne de flottaison de navigation et cela seulement peu au-dessus de la ligne de niveau a dans l'exemple de la fige 4. La partie émergente 4' de l'aile de poupe suivant l'exemple de la fig.
5 ne s'élève au-dessus de la surface de l'eau que lorsque la vitesse normale est dépassée, tandis que les ailes des fies. 6 et 7 ne comportent pas de parties émergentes et restent com- plètement immergées à toutes vitesses.
Il ressort en outre des figures que les parties émergentes 3' de l'aile porteuse antérieure ont une constituation dans laquelle l'ef- fet de poussée augmente avec la distance au-dessus de la ligne de flottai- son à la vitesse maximum Wl dans une plus forte mesure qu'aux parties émer- gentes de l'aile postérieure. On peut voir par les figs. 2, 3 et 4 que les parties d'aile 3' de l'aile antérieure 3 s'élargissent davantage avec l'augmentation de la distance au-dessus de la ligne de flottaison WL et ont par conséquent une plus forte augmentation de la profondeur des sur- faces que les parties d'aile postérieure 4'.
L'aile postérieure peut com- porter, suivant la réalisation préférée, dans la partie émergente 4', éga- lement une profondeur invariable comme à la fig. 4b ou bien devenir plus étroite vers l'extérieur comme le montre la fig; 4c. Dans l'aile suivant la figo 5, les extrémités immergées, inclinées transversalement atteignant la surface de l'eau sont également élargies et cela, dans ce cas, pour une plus forte utilisation de l'effet dit de surface. Cet effet affaiblit la dépression-régnant sur le dessus du profil à proximité de la surface de l'eau et perd son action au fur et à mesure que croit la distance de cette partie de la surface de l'eau, de sorte qu'il se produit une force stabi- lisante supplémentaire.
Dans le cas de la constitution de l'aile postérieu- re suivant les figs. 4c, 5 à 7, l'effet recherché est également obtenu lorsque l'aile antérieure comporte une profondeur invariable, car il y a alors également une différence dans l'augmentation de l'effet de poussée au fur et à mesure qu'augmente la distance au-dessus de la ligne de flot- taison Wl sur l'aile antérieure par rapport à l'aile postérieure.
L'effet de poussée croissant sur les parties émergentes 3' de l'aile antérieure 3 est obtenu en outre par une courbure, établie de façon à augmenter avec la distance au-dessus de la ligne de flottaison en navigation, du dessous et par une courbure croissante de l'axe du profil suivant la fig. 8. Par comparaison avec les profils selon la fige 9, des parties émergentes 4' de l'aile postérieure, qui restent de préférence in- variables, on peut voir que la courbure augmente plus fortement avec l'aug- mentation de la distance au-dpssus de la ligne de flottaison sur l'aile antérieure que dans les parties de surface placées aux mêmes lignes de ni- veau de l'aile de poupe.
De même, l'angle d'incidence des profils de la partie d'aile émergente antérieure 3' augmentera davantage avec la distance au-dessus de la ligne de flottaison en navigation que l'angle d'incidence de la partie d'aile postérieure 4' qui reste de préférence constant.
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Enfin, une plus grande augmentation de la poussée est obtenue sur l'aile antérieure que sur l'aile postérieure par suite d'une plus fai- ble inclinaison transversale ) des parties d'aile émergentes et une plus petite largeur d'immersion b c'est-à-dire la distance transversale des p points par lesquels l'aile traverse la surface de l'eau des parties émer- gentes est obtenue parce que, de ce fait, la largeur d'aile effectives avec la distante au-dessus de la ligne de flottaison en navigation Wl est relativement plus fortement augmentée à l'aile antérieure qu'à l'aile postérieure.
Les constitutions décrites peuvent être utilisées séparément, partiellement ou toutes ensemble. Elles augmentent les forces de retour lors de variations d'immersion à l'aile antérieure par rapport à l'aile postérieure, ainsi que les trajets d'immersion de l'aile postérieure par rapport à l'aile antérieure en présence de variations de vitesses, d'autant plus que plus on utilise de mesures, plus celles-ci augmentent l'action sur l'aile antérieure avec la distance au-dessus de la ligne de flottaison de navigation.
On peut voir par les figures que la partie d'aile postérieure immergée 4 des figs. 4 et 5 a une plus grande extension que la partie im- mergée 3 de l'aile antérieure des figs. 2 et 3e par ces mesures, avec une réduction simultanée du coefficient de poussée par rapport à l'aile anté- rieure, on obtient, outre l'augmentation de la sensibilité de l'angle d'in- cidence, une augmentation de la largeur d'immersion b par rapport à l'aile antérieure, et on peut prévoir sur des ailes de poupe, qui supportent une plus faible fraction du poids que l'aile de proue, au moins la même largeur d'immersion qu'à l'aile antérieure.
Aux figs. 7, 7a et 7b, on a représenté sur les surfaces de poupe se terminant au-dessous de la surface de l'eau les plaques margina- les 6, qui produisent le même effet qu'une augmentation de l'extension.
Elles peuvent être munies avantageusement d'un gouvernail 7 suivant la fig.
7b. A la fig. 6, les éléments d'appui 5 sont élargis à proximité des ex- trémités des ailes et constitués comme plaques marginales 6.
Les ailes de poupe suivant les figs. 4 à 6 comportent une partie médiane sensiblement horizontale, ce qui fait que'la quille médiane de l'aile immergée est plus petite qu' à l'aile antérieure suivant la fig.
2 ou la fig, 3, dans laquelle il n'est prévu qu'une courte partie ne for- mant pas quille. Par la forme représentée des ailes, on peut obtenir qu'é- galement en utilisant une inclinaison transversale plus grande favorable pour le principe de l'invention, sur les parties émergentes de l'aile pos- térieure que sur l'aile antérieure, la quille médiane ne soit pas plus gran- de que sur l'aile antérieure.
Egalement avec l'aile complètement immer- gée suivant les figs. 6 et 7, il est prévu des parties de surface inclinées transversalement pour empêcher un trop fort rapprochement de la surface de l'eau, par exemple pour la navigation en mer, rapprochement qui causerait avec une surface complètement horizontale une pénétration trop totale dans l'air. Avec l'aile suivant la fig;7, lesmoitiés d'aile on une inclinai- son transversale convergeant vers le haut,
Les figs, 10 et 11 montrent le schéma de l'aile porteuse de poupe ou des parties d'aile porteuse de poupe suspendues de façon pivotante pour augmenter la sensibilité de l'angle.
A la fige 10, l'aile est suppor- tée de façon à pivoter autour d'un axe 8 placé au point de pression D de la position normale et est maintenue'dans cette position normale par un ressort de traction et de compression 9, qui peut aussi être remplacé par plusieurs ressorts.
Si l'on augmente l'angle d'incidence, le point de pression' se déplace vers l'avant et produit, par le moment développé, une rotation autour de l'axe 9 qui augmente l'angle, tandis qu'une diminution de l'angle d'incidence a pour conséquence un déplacement en arrière du point de pression avec une réduction supplémentaire de l'angle. A la fig; 11, l'axe de pivotement est placé derrière Ie point de pression D et un ressort
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de commande 9 s'oppose au moment développé. Ici également, il se produit une augmentation supplémentaire de l'angle avec un accroissement de l'an- gle d'incidence et vice-versa.
La fig; 12 est un schéma montrant une aile de proue supportée de façon à pouvoir pivoter autour de l'axe 8 au point de pression et qui est contrôlée par la surface directrice 10 dans le sens du courant, de telle manière que la grandeur de la force de poussée reste inchangée en présence d'un changement de la direction du courant.
Au lieu de contrôler l'angle d'incidence de l'ensemble de l'aile, on peut aussi prévoir sur le bord pos- térieur de cette aile des volets ou des surfaces auxiliaires qui sont con- trôlées par la surface directrice 10, le cas échéant, avec intercalation d'un système de leviers de transmission,,
Par cette disposition, l'aile de proue est complètement insen- sible aux variations de l'angle d'incidence, de sorte que son influence sur l'aile antérieure diminuant la stabilité longitudinale , en cas de chan- gements d'assiette, est supprimée.
A la fig. 2, on a représenté des plaques 11 disposées sur le dessous de la partie 3'de droite de l'aile porteuse; ces plaques sont disposées dans le sens de la navigation et peu près perpendiculairement à la surface de l'aileo Elles empêchent, lorsqu'elles sont immergées, l'é- quilibre de pression vers la surface de l'eau et augmentent ainsi les farces de surpression s'exerçant sur le dessous, par conséquent les forces agis- sant sur la surface de l'eau.
Dans le développement du principe conforme à l'invention de constituer les organes de l'avant de l'embarcation de façon qu'ils agissent sur la surface de l'eau, tandis que les effets de poussée sur les organes de l'arrière de l'embarcation sont tous au moins fortement limités par des surfaces immergées et émergentes, l'arrière de l'embarcation est constitué sans effet de poussée dynamique. Comme on le voit par la fig. l, la sur- face de glissement 2' de l'arrière de l'embarcation a par conséquent une inclinaison négative. L'arrière de l'embarcation peut aussi être construit avec un couple de forme ronde, comme le montre la fig. 6, tandis que l'avant de l'embarcation comporte une surface de glissement 2.
Le corps de l'em- barcation est également constitué de manière que la poussée de l'avant de l'embarcation croisse plus fortement, lorsque l'immersion augmente, que celle de l'arrière de l'embarcation, résultat qui est obtenu, outre par la longueur de l'avant de l'embarcation en contact avec l'eau qui augmente avec l'immersion, par des parois latérales descendantes rentrantes de l'avant de l'embarcation suivant les figs.
2 et 3, tandis que les parois latérales de la partie arrière de l'embarcation sont verticales ou descen- dent vers l'extérieur (figs. 4 à 6). L'embarcation se déséquilibre ainsi lors.que l'immersion augmente, par conséquent en présence d'une charge croissante avec assiette sur l'arrière en augmentant l'angle d'incidence des ailes porteuses, ce qui a une action favorable au démarrage et dans la navigation en mer.
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WATER SUPPORTING FENDER SYSTEM FOR NAUTICAL VEHICLES.
The present invention relates to a water-carrying wing system for nautical vehicles comprising two carrying wings arranged one behind the other, each loaded with a portion of the weight of the vehicle, which produce forces maintaining balance by parts of submerged and emergent wings, inclined transversely to the direction of navigation and which lift the body of the vehicle at least partially out of the water during navigation.
Watercraft of this type provided with several carrier wings known hitherto have carrier wings known hitherto have carrier wings inclined transversely forward and backward, which are roughly similar in their comfort. mation and their action, then the ends of which are above the water surface during navigation. However, this arrangement presents a series of serious drawbacks: the longitudinal stability decreases under moments of unbalance giving the trim to the front already in the presence of slight inclinations, so that the vehicle can withstand only small displacements of the center of gravity. gravity towards its front part and easily sinks into the wave.
This danger arises in particular in heavy seas at the exit of a wave crest, when the hind wing, which tends to follow the contour of the water under the action of parts of emerged surfaces, is raised and that, therefore, the angle of attack and the thrust decrease at the front wing in the trough, so that the vehicle sinks into the next wave. The depth of immersion varies greatly with speed, so that the body of the vessel of the ship sinks prematurely in slow navigation, but rises so high above the water. water surface at high speeds that stability is compromised.
Very strong resistance occurs when starting with the body of the boat still wet and when stopping at sea the boat tends to plunge through the bow into the crest of the wave.
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The exposed drawbacks are eliminated by the invention by means of a system of carrying wings based on a new principle. The system has two load-bearing wings different from each other in shape and effect, of which the front wing is made to act on the water surface and the hind wing is made to act, while less to a predominant extent, on the free or plate position.
Portions of emerging wings, inclined transversely, having a conformation giving them great insensitivity to variations in the angle of incidence, are precursed on the fore wing, the thrust effect of these parts increasing with distance above the waterline at maximum speed to a greater extent than on the post air. The wings go to the sliding surfaces of the body of the boat, where they find a direct result of their thrust.
Return forces, maintaining stability, are produced on the wing by the active surfaces varying greatly with submersion.
Compared to the fore wing, the hind wing has a constitution more sensitive to the variation of the angle of incidence and it has surface parts which emerge at most only from a fraction of its surface. total, then only going to a lower height above the waterline in navigation, the stabilizing forces develop in this wing, at least to a major extent, when the craft leaves its trim, as a result of the variations in the angle of incidence which occur when this wing varies its depth of immersion with respect to the fore wing and the boat is imperatively turned around the wing. fore wing,
while action on the water surface by emerging wing parts occurs at most only to a lesser extent than for the fore wing.
The size of the emerging parts of the hindwing can be limited to such an extent that they extend, at normal speed, only to the water surface and only emerge higher speeds. In the extreme application of the principle, they can be completely suppressed, so that the wing remains completely submerged at any speed.
In order to increase its sensitivity to the angle of incidence, consequently to the enlargement of the variations of the auxiliary value of the thrust coefficient with the angle of incidence (increase of the quotient of thrust gradient / coefficient of thrust. thrust) in relation to the fore wing, the submerged part of the hind wing can receive a larger one. extended (b2 / F) and a smaller coefficient of thrust (ca) with a smaller median keel. If the wing surface ends below the water surface, the effect of an increase in span can be obtained by marginal plates.
A further considerable increase in the angle of attack sensitivity can be achieved by pivotally mounting the stern surface on an axis at or behind the pressure point and then having it spring controlled.
In order to decrease the sensitivity to the angle of incidence, consequently in order to decrease the ratio of thrust gradient / coefficient of thrust of the anterior carrier wing relative to the posterior carrier wing, the angle d The incidence of the submerged part may increase with increasing immersion depth. The influence of the angle of incidence is completely eliminated by a control of the angle of incidence of the air or by a control of flaps or ailerons, mounted on the rear edge of the air. wing using guiding surfaces, so that the force of the thrust is no longer influenced by the variation in the direction of the current.
The action exerted on the water surface of the submerged and emergent parts of surfaces can be reinforced by plates placed in the direction of the current perpendicularly below the wing,
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In addition, the principle of the system can also be applied to the support members of the carrying wings, owing to the fact that the front support members, placed in a transversely inclined arrangement, comprise profiles producing the thrust, which develop restoring forces during immersion, while the support members of the rear carrying wing produce maximum thrust on the parts placed near the wing, then are, moreover, formed with a symmetrical profile without any effect. thrust.
In the system described, the fore wing, which acts on the surface of the water and which also tends to follow the surface of the water in the wave, determines the depth of immersion of the whole boat while the hind wing, which tends to maintain the trim, follows the vertical movements of the fore wing. At sea, where the stern wing is influenced only to a small extent or not even at all by the surface of the water the boat tends to oscillate parallel to itself and cross the waves with small pitch angles. The boat leaves, therefore, the crests of the waves without considerable inclination giving the base forward, the production of which endangered the previously known boats.
The new load-bearing wing system ensures a much greater static longitudinal stability than the known arrangement with two similar wings and, in the presence of critical moments giving the attitude forward, the stability values are several times higher. This is due to the fact that the fore wing increases its immersion depth under the elevation of the load and that the boat according to the old arrangement turns around the unloaded hind wing, so that it occurs a loss of thrust decreasing the stability of the anterior air.
On the other hand, in the new system, the hind wing follows the fore wing, so it also increases its depth of immersion; so that there occurs a much smaller negative inclination of the longitudinal axis and, consequently, a smaller decrease in the thrust to the forewing.
In the presence of variations in speed, the balancing of the thrust force takes place, in the carrier wing system of the invention, at the rear wing with greater immersion paths than the front wing, so that the boat is automatically unbalanced in the direction increasing the angle of incidence in the presence of a reduction in speed and in the direction of the decrease in the angle of incidence in the presence of an increase in speed. This process decreases the immersion differences of the boat to such an extent that a constant immersion of the forewing can be achieved at any speed, even under certain conditions.
Likewise, an increase in the load causes an imbalance giving the rear seat, then increasing the angle of incidence and consequently also the thrust. The boat also responds in the presence of forced diving oscillations by an inclination of its longitudinal axis removing the contrary forces. At start-up, when the whole of the large area of the fore wing is placed entirely under water, the boat becomes unbalanced by taking a strong attitude aft and thus increasing the angle of incidence of the wing, which causes the dynamic pushing forces to lift the body of the boat out of the water already at low speed, before strong resistance opposes it. The strong imbalance when stopping prevents sinking of the blade.
The system of carrying wings; which the rear wing is greatly influenced by the vertical movements of the front wing, has the advantage that with an arbitrary control of the thrust and thrust of the front wing, the plunge of the rear wing is also controlled at the same time Consequently, the means known per se for the variation of the thrust, such as adjustment of the angle of incidence, pivoting of flaps on the rear part of the wing or ailerons arranged separately from this
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last, are only used on the front wing, while the rear wing- does not have any of these means.
Boats are already known in which there is only one supporting wing with emerging ends arranged at the center of gravity of the boat, while a horizontal steering surface is placed at the rear of the vessel, this rudder surface being very small compared to the front load bearing surface and not producing thrust forces in the normal state of navigation. Since this rudder surface is unloaded and therefore does not produce load-bearing forces, the plunge depth is also not altered as described herein in the presence of a gear change. Vessels of this kind are therefore very sensitive to displacements of the center of gravity, so that they do not have sufficient longitudinal stability at sea, when waves strike the body of the vessel.
Some embodiments of the object of the invention are shown, by way of examples, in the accompanying drawings.
Fig. 1 is a side elevation of a watercraft c having support wings attached to the body of the watercraft.
Figs. 2 and 3 are cross sections taken along the line A-B of FIG; 1 of a front carrying wing and the body of the boat.
Figs. 2a and 3a are plans of the fore wing.
Figs. 4 to 7 are transverse sections along the line C-D of FIG, 1 of a rear carrying wing and of the body of the boat.
Figs. 4a and 7a show in plan the constitution of the hind wing.
Fig. 7b is a side elevation of a marginal plate.
In figs. 2 to 7, to better show the constitution of the wing system above the waterline at maximum speed WL, the level lines a and b are drawn everywhere at the same distance from each other .
Fig. 8 shows profile sections on a larger scale of the anterior surface along the level lines WL, a and b of FIGS. 2 and 3.
Fig. 9 shows on a larger scale profile sections of the posterior surface along the level lines WL? a and b of fig.
4.
Figs, 10 and 11 are each a profile section of a rear carrying wing controlled by a spring.
Fig. 12 is a sectional section of a front wing controlled by a directing surface,
The watercraft comprises a boat body 1 having a front sliding surface 2 and a rear part 2 '. A front carrying wing 3, comprising emerging parts 3 ', and a hind wing 4, comprising an emerging part 4', are arranged at a certain distance in front and behind the center of gravity situated substantially in the middle of the wing. boat, so that each of these wings is loaded with a part of the weight ,, The emergent parts 3 'and 4' of the left and right bearing surface halves may have a transverse inclination converging downwards, therefore the V-shaped, as shown in the lower part of fig. 2 and in fig.
4, or a transverse inclination converging upwards, therefore in the shape of an inverted V, as shown in fig. 3, without modifying the principle of the invention. In both arrangements, sufficiently large stabilizing forces are produced.
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Support members 5 are provided for fixing the rear carrying wing to the body of the boat; as described, these support members produce the maximum thrust on the parts 5 'placed near the wings and then are moreover formed with a symmetrical profile without any thrust effect, while the support of the front carrying wing is ensured by the wing part 3 'itself and by supporting pieces which have a profile producing a thrust. All other supports necessary for static reasons, which have no influence on the essence of the invention, are deleted.
By comparing figs. 2 and 3 with figs. 4 to 7, it can be seen that the front wing 3 and the hind wing 4 are made up differently; in fact, the front load-bearing wing goes, through its protruding surface parts 3 'which have a larger total area than the submerged part 3, to the sliding surfaces 2 of the body of the boat, while the part emergent 4 'of the hind wing of fig. 4, which is only a fraction of the area size of its submerged part, extends only a much lower height above the navigation waterline and that only a little above the level line a in the example of pin 4. The emerging part 4 'of the stern wing following the example of FIG.
5 only rises above the water surface when normal speed is exceeded, while the wings fies. 6 and 7 do not have any emerging parts and remain completely submerged at all speeds.
It is further apparent from the figures that the protruding parts 3 'of the forerunner have a constitution in which the thrust effect increases with the distance above the waterline at maximum speed W1 in a greater extent than in the emerging parts of the hind wing. We can see by figs. 2, 3 and 4 that the wing parts 3 'of the fore wing 3 widen more with increasing distance above the waterline WL and therefore have a greater increase in depth surfaces than the rear wing parts 4 '.
According to the preferred embodiment, the rear wing may also have an invariable depth in the emerging part 4 ', as in FIG. 4b or become narrower towards the outside as shown in fig; 4c. In the wing according to figo 5, the submerged ends, inclined transversely reaching the surface of the water are also widened and this, in this case, for a greater use of the so-called surface effect. This effect weakens the depression-reigning on the top of the profile near the water surface and loses its action as the distance from that part of the water surface increases, so that it an additional stabilizing force is produced.
In the case of the constitution of the posterior wing according to figs. 4c, 5 to 7, the desired effect is also obtained when the front wing has an invariable depth, because there is then also a difference in the increase in the thrust effect as the pressure increases. distance above the waterline Wl on the fore wing relative to the hind wing.
The increasing thrust effect on the emerging parts 3 'of the forewing 3 is further achieved by a curvature, established so as to increase with the distance above the waterline in navigation, below and by a increasing curvature of the profile axis according to fig. 8. By comparison with the profiles according to fig. 9, of the emerging parts 4 'of the hind wing, which preferably remain invariable, it can be seen that the curvature increases more strongly with the increase in the distance to the rear. -dpssus of the waterline on the fore wing than in the surface parts placed at the same level lines of the stern wing.
Likewise, the angle of incidence of the profiles of the 3 'front emerging wing portion will increase more with distance above the waterline while sailing than the angle of incidence of the hind wing portion. 4 'which preferably remains constant.
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Finally, a greater increase in thrust is obtained on the fore wing than on the hind wing due to a lower transverse inclination) of the emerging wing parts and a smaller depth of immersion b c 'i.e. the transverse distance of the p points by which the wing crosses the water surface of the emerging parts is obtained because, therefore, the effective wing width with the distance above of the waterline in navigation Wl is relatively more strongly increased in the fore wing than in the hind wing.
The constitutions described can be used separately, partially or all together. They increase the return forces during variations of immersion in the fore wing relative to the hind wing, as well as the immersion paths of the hind wing relative to the fore wing in the presence of variations in speed , especially since the more measurements are used, the more they increase the action on the front wing with the distance above the navigation waterline.
It can be seen from the figures that the submerged rear wing part 4 of figs. 4 and 5 has a greater extension than the submerged part 3 of the anterior wing of figs. 2 and 3 by these measures, with a simultaneous reduction in the thrust coefficient with respect to the front wing, we obtain, in addition to the increase in the sensitivity of the angle of incidence, an increase in the width immersion b relative to the fore wing, and it is possible to provide on stern wings, which support a smaller fraction of the weight than the bow wing, at least the same immersion width as at the fore wing.
In figs. 7, 7a and 7b, there is shown on the stern surfaces ending below the water surface the marginal plates 6, which produce the same effect as an increase in extension.
They can advantageously be provided with a rudder 7 according to FIG.
7b. In fig. 6, the bearing elements 5 are widened near the ends of the wings and formed as marginal plates 6.
The stern wings according to figs. 4 to 6 have a substantially horizontal median part, which means that the median keel of the submerged wing is smaller than that of the fore wing according to FIG.
2 or FIG. 3, in which only a short part is provided which does not form a keel. By the shape shown of the wings, it is also possible to obtain, by using a greater transverse inclination favorable for the principle of the invention, on the emerging parts of the hind wing than on the anterior wing, the median keel not larger than on the forewing.
Also with the wing completely submerged according to figs. 6 and 7, transversely inclined surface parts are provided to prevent too close an approach to the water surface, for example for navigation at sea, which would cause with a completely horizontal surface too total penetration into the water. air. With the wing according to fig; 7, the wing halves have a transverse inclination converging upwards,
Figs, 10 and 11 show the schematic of the stern carrier wing or stern carrier wing parts pivotally suspended to increase angle sensitivity.
At freeze 10, the wing is supported so as to pivot about an axis 8 placed at the pressure point D of the normal position and is held in this normal position by a tension and compression spring 9, which can also be replaced by several springs.
If the angle of incidence is increased, the pressure point 'moves forward and produces, by the moment developed, a rotation around the axis 9 which increases the angle, while a decrease of the angle of incidence results in a backward displacement of the pressure point with a further reduction of the angle. In fig; 11, the pivot axis is placed behind the pressure point D and a spring
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control 9 opposes the developed moment. Here, too, there is a further increase in the angle with an increase in the angle of incidence and vice versa.
Fig; 12 is a diagram showing a bow wing supported so as to be able to pivot about the axis 8 at the pressure point and which is controlled by the directing surface 10 in the direction of the flow, such that the magnitude of the force of thrust remains unchanged in the presence of a change in the direction of the current.
Instead of controlling the angle of incidence of the entire wing, it is also possible to provide on the rear edge of this wing flaps or auxiliary surfaces which are controlled by the directing surface 10, the if necessary, with the interposition of a system of transmission levers,
By this arrangement, the bow wing is completely insensitive to variations in the angle of incidence, so that its influence on the fore wing reducing the longitudinal stability, in the event of changes of attitude, is deleted.
In fig. 2, there is shown the plates 11 arranged on the underside of the part 3 ′ from the right of the carrier wing; these plates are arranged in the direction of navigation and approximately perpendicular to the surface of the wing. They prevent, when submerged, the equilibrium of pressure towards the surface of the water and thus increase the jokes of overpressure acting on the underside, hence the forces acting on the water surface.
In the development of the principle according to the invention to constitute the organs of the front of the boat so that they act on the surface of the water, while the thrust effects on the organs of the rear of the boat are all at least strongly limited by submerged and emergent surfaces, the rear of the boat is formed without dynamic thrust effect. As can be seen from fig. 1, the sliding surface 2 'of the rear of the boat therefore has a negative slope. The rear of the boat can also be built with a couple of round shape, as shown in fig. 6, while the front of the boat has a sliding surface 2.
The body of the boat is also formed so that the thrust of the front of the boat increases more strongly, when the immersion increases, than that of the rear of the boat, a result which is obtained, besides by the length of the front of the boat in contact with the water which increases with immersion, by descending side walls re-entering the front of the boat according to figs.
2 and 3, while the side walls of the rear part of the boat are vertical or slope outwards (figs. 4 to 6). The boat is thus unbalanced when the immersion increases, consequently in the presence of an increasing load with attitude on the rear by increasing the angle of incidence of the carrying wings, which has a favorable action on starting and in sea navigation.