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La présente invention concerne des chalands totalement enfermés en matériel flexible pour le transport de cargaisons fluides ou granuleux ou similai- rement solides et par remorquage.
Il a été constaté qu'il y a une vitesse de remorquage critique- au- delà de laquelle le chaland commence à exécuter des fléchissements ou des embar- dements ou d'osciller flexueusement.
Il a été trouvé que la force à la poupe du chaland qui tend à pro- 'duire cette 'instabilité peut être représentée par l'expression : f # U2Sa dans laquelle S est l'aire maximum de section transversale du chaland tubulaire, U est la vitesse de remorquage, # est la densité du fluide dans lequel le chaland est remorqué et a est le faible angle d'attaque de la poupe du vaisseau par rapport à la direction de remorquage, f étant un facteur dépendant de la présence d'un aileron et variant d'une valeur moindre que l'unité à travers zéro vers une valeur négative selon que l'aire de l'aileron est augmentée, Cependant qu'une valeur d'aire d'aileron qui donnerait f = 0 serait préférable,
des va- leurs légèrement négatives de f ont fait observer qu'elles donnent la stabilité sur une large étendue de vitesse.
Selon l'invention, dans cette intention, il a été attaché au chaland flexible à la poupe ou à proximité de celle-ci, un aileron formé de matériel flexible, tel du tissu et qui est lesté pour le maintenir pendant un chaland.
L'aileron peut être équipé à son bord menant d'un raidisseur et celui-ci est de préférence en un matériel plus lourd que l'eau, de sorte que le raidisseur agit également comme le poids de lest. Si l'on désire cependant, à la place de ou en supplément,au raidisseur alourdi, un poids peut être attaché à l'extrémité infé- rieure de l'aileron.
Il a été également constaté que le dérivé de la force normale CN agissant sur le restant du vaisseau, représentant le taux de variation de force normale avec l'angle d'attaque, a également un effet de stabilité. Quoique avec de faibles, aires d'aileron telles qui donneraient une valeur légèrement positive 'à f, une augmentation dans le dérivé de force normale tend à rendre le corps in- stable, on a constaté ce résultat inattendu que si f est légèrement négatif, une augmentation du dérivé de force normale tend à améliorer la stabilité du vais- seau, c'est-à-dire qu'elle augmente la vitesse à laquelle la stabilité est ache- vée. Si le dérivé normal est suffisamment élevé et que l'aire d'aileron est de grandeur suffisante, la stabilité peut être achevée à toutes les vitesses.
Il a été trouvé qu'un aileron ayant trois à cinq fois l'aire maximum de la section transversale du chaland donne la stabilité adéquate pendant le re- morquage. De préférence, les points d'attache principaux de l'aileron au chaland sont approximativement au même rayon à partir de l'axe du chaland.
L'aileron peut consister en une pièce de bois triangulaire plate les- té au sommet et attaché en des points variés au tissu du chaland, ou l'aileron peut être fait de tissu imperméabilisé ou non et ses bords peuvent être lestés.
Donc, l'aileron peut être de forme triangulaire ou de toute autre forme convena- ble pour pendre en-dessous de la poupe du chaland.L'aileron peut être attaché au chaland soit par une courroie ou des courroies'entourant la circonférence du cha- land ou à l'aide de placards appropriés tissés ou collés au tissu du chaland, ou l'on peut utiliser une combinaison des deux méthodes avec des cordages connec- tant les placards à la courroie ou aux courroies. La courroie peut avoir un oeil- let pour la connexion pivotante d'une barre lourde insérée dans l'ourlet de l'ai- leron en tissu le long de son bord menant. L'extrémité inférieure de la barre peut porter un poids ou panneau pour maintenir l'aileron étendu pendant le remorL quage.
Le bord traînant de l'aileron peut être raidi au moyen d'un cordage ou au- 'tre moyen que l'on insère dans l'ourlet. Le bord de l'aileron à proximité de la
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surface du chaland est attaché au chaland en différents points au moyen de corda- ges attachés aux placards tissés ou collés au chaland.
Comme il a été mentionné ci-devant, la valeur de f est un facteur important dans le contrôle de la stabilité. Si la poupe du chaland est faite de telle façon que la force due à la réduction de l'aire n'agit pas effectivement sur le chaland, par exemple si la poupe se termine de manière abrupte sans par- tie effilée, on peut obtenir une valeur de f approchant de zéro et dans ce cas 'un aileron d'aire réduite sera suffisant pour obtenir la stabilité désirée. Ce- pendant, l'aire de section transversale peut augmenter légèrement vers la poupe laquelle peut être tranchée vivement comme il vient d'être décrit ou bien elle peut être hémisphérique. Les deux provoquent une valeur de f légèrement négative.
Donc la poupe peut être hémisphérique ou elle peut être un ellipsoïde plat ou un tube toroidal gonflable peut être enroulé autour de la poupe pour s'y appliquer de près. L'emploi de pareil tube séparé gonflable permettra au corps principal du chaland d'être tissé en une forme tubulaire.
Si l'on désire, et spécialement pour de grands chalands, on peut pré- voir des moyens pour augmenter le dérivé de force normale CN Ceci peut être ob- tenu en suspendant en-dessous du chaland à des intervalles différents de petits ailerons au milieu du chaland et disposés uniformément le long de la longueur du chaland ou placés de telle façon qu'ils produisent un dérivé de force normale uni- forme.
On peut également placer à la poupe du chaland de façon semblable des ailerons similaires à ceux employés conventionnellement sur des vaisseaux aériens.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le chaland est divi- sé en section, chacune ayant un aileron stabilisateur à son extrémité arrière.
Il sera maintenant décrit à titre d'exemple des formes de réalisa- tion de l'invention avec référence aux dessins schématiques annexés.
La figure 1 est une élévation latérale de la poupe d'un chaland se- lon l'invention.
La figure 2 est une vue similaire d'une variante de poupe,
La figure 3 est une vue similaire d'une autre variante de poupe,
La figure 4 est une élévation latérale d'une partie de milieu de vaisseau d'un chaland flexible selon l'invention.
La figure 5 est une vue déployée d'une autre variante de la forme de poupe .et de l'aileron arrière,
La figure 6 est une élévation latérale d'une forme variée d'aileron de queue,
La figure 7 est une vue similaire d'un aileron pour milieu de vais- seau comme montré dans la figure 49
La figure 8 est une élévation latérale d'un chaland flexible selon l'invention pourvu d'un aileron de queue et d'ailerons au milieu du vaisseau,
La figure 9 est une vue similaire d'une variante de chaland selon l'invention.
Les figures 10 et 11 sont des vues partielles tel qu'il sera expli- qué ci-après.
Référant d'abord à la figure 1 des dessins, un chaland flexible 1 est équipé à l'arrière d'un aileron stabilisateur 2 en tissu non perméable tel qu'il s'en trou- ve sur le marché sous la marque de fabrique "TERYLENE", et muni d'une barre lour- de 3 insérée dans l'ourlet du tissu au bord menant de l'aileron. Un poids ou pan- neau 4 est attaché à l'extrémité inférieure de l'aileron et l'aileron est atta-
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ohé au chaland au moyen d'une ceinture en tissu 5 fixée aux placards 6à l'aide de cordes 7,le raidisseur 3 de l'aileron étant pivotalement attaché en 9 à une patte à oeillet 10 sur la ceinture 5.
En plus l'aileron est attaché au chaland ' par des attaches de corde locales 11 et un cordage 12 est inséré dans l'ourlet de tissu au bord traînant de l'aileron et attaohé à une patte à oeillet 13. Le but de la ceinture 5 est de distribuer l'effort, de sorte que la charge complète ne soit portée sur une patte ou un oeillet. La ceinture est empêchée de glisser vers l'arrière par les cordes 7 autour de sa circonférence et peut être renforcée près du point d'attache de l'aileron. Elle peut facilement être remplacée après usure.
La figure illustre une variante de construction dans laquelle la poupe du chaland est hémisphérique et pourvue d'un aileron 2 de moindre surface que celui montré dans la figure 1 où la poupe du chaland est effilée. La poupe peut être alternativement de forme ellipsoïdale plate ou un tore gonflable 15 (fig. 3) s'enroule autour de la poupe.
La figure 4 montre au milieu du vaisseau des ailerons 20, 21, 22 pen- dant en-dessous du chaland à des intervalles variés en vue d'augmenter le dérivé de force normale C . L'aileron 20 est muni au bord menant d'un raidisseur 23 comme décrit ci-devant et d'un poids ou panneau 4. Les ailerons 20 et 21 sont atta- chés à des pattes, alors que l'aileron 22 est montré attaché à des ceintures 5 similaires à celle illustrée dans la figure 1. Dans une disposition variée les ailerons peuvent être raidies par des lattes introduites dans des poches du tis- su ou elles peuvent faire partie intégrale avec le tissu de chaland et soumis à pression par le contenu du chaland.
Les ailerons sont de préférence de proportion d'aspect élevé et disposés de telle façon que l'orientation du chaland autour de son axe est sans importance dans la mesure concernant la force de l'aileron. Il a été constaté qu'un aileron stabilisateur à la poupe d'entre trois à cinq fois l'aire maximum de section transversale du chaland donne une stabilité satisfai- sante pendant le remorquage. La figure 5 montre pareille disposition, l'aileron étant construit et attaché similairement à l'aileron illustré dans la figure 1, excepté qu'un raidisseur 30 en bois ou autre matière convenable est disposé pour s'étendre parallèlement à l'axe du chaland et il est employé deux ceintures 5.
Il peut être prévus des ceintures supplémentaires pour suspendre l'aileron si né- cessaire.
Une forme variée d'aileron de queue est illustrée dans la figure 6 et dans la figure 7 il est montré une forme modifiée d'aileron pour milieu de vaisseau. La figure 8 montre schématiquement un chaland équipé de deux ailerons de milieu de vaisseau 20, similaires à celui illustré dans la figure 7 et d'un aileron de queue similaire à celui montré dans la figure 6.
Les points d'attache principaux de l'aileron 2 sont de préférence au même rayon approximativement à partir de l'axe du chaland. Ceci peut se faire en pratique en déplaçant l'aileron vers l'avant et en attachant son extrémité arriè- re à la dernière ceinture 5. Alternativement, une barre rigide peut saillir vers le bas de la queue du chaland et l'aileron peut être attaché à la barre.
La figure 9 montre un chaland qui est divisé en sections A, B, C par des étranglements en 30. Chaque section comporte un aileron de queue 2. Un étran- glement en 30 réduit le diamètre du chaland à valeur réduite telle que de l'huile ou une cargaison liquide peut passer d'une section du chaland vers une autre par le trou réduit laissé à l'intérieur de la sextion transversale d'aire réduite.
Alternativement, la forme préférée peut être obtenue en travaillant le tissu en portions d'aire réduite. Les formes peuvent être obtenues en assem- blant des pièces de tissu par couture ou en collant ensemble des portions caout- choutées de tissu.
Une autre méthode pour obtenir des parties d'aire réduite est illus- trée dans la figure 10 dans laquelle des portions internes adjacentes du tube sont collées ensemble en trois ou plusieurs points autour de la circonférence comme indiqué en 31 dans la figure 10 qui est une section transversale à travers
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une des sections réduites. Alternativement, ces portions peuvent être assemblées par couture ou rivetage ou autrement. Les portions peuvent également être décou- pées ou façonnées en des formes convenant pour des ailerons. La figure 11 montre un chaland se terminant en de pareilles portions réduites de sorte que les par- ties 31 constituent des ailerons.
La longueur des portions séparées du chaland est déterminée par les caractéristiques matérielles et les forces hydrodynamiques agissant sur le cha- land dans son passage à travers l'eau. La moindre longueur ne doit pas être infé- rieure que la longueur L donnée par la formule # U2S = (BI #)2. Ici, # est la densité de l'eau, U la vitesse du chaland, S l'aire de section transversale sous eau, E le module de Young du matériel de l'enveloppe, et I est le moment d'inertie de la section tubulaire du chaland. Cette formule est un guide pour l'or- dre d'ampleur de la longueur requise pour chaque section pour prévenir l'insta- bilité, mais elle n'est qu'approximative étant donné que les caractéristiques hydrodynamiques du chaland varient quelque peu avec la grandeur et la forme exac- te.
Un avantage de la formation du chaland avec l'usage d'entraves ou étranglements réside en ce qu'il est possible de fabriquer une forme tubulaire simple et que cela permet'aussi, en enlevant les entraves ou étranglements, d'en- rouler sur soi la forme tubulaire de façon satisfaisante et facile. La position des entraves ou étranglements peut également être déterminée pour s'adapter aux vitesses de remorquage et aux conditions que l'on présume rencontrer pendant le voyage.
Les points d'attache essentiels de l'aileron au chaland sont de pré- férence au même rayon de l'axe avant et arrière du chaland et ceci peut aisément être réalisé en attachant l'aileron au chaland à l'aide de deux ceintures 5 dé- crites ci-devant. Une autre forme de terminer la poupe de façon abrupte et que l'on a trouvé améliorer la stabilité consiste à simplement à assembler aux bords le tube cylindrique aplati.
REVENDICATIONS.
1. - Chaland flexible auquel il est flexiblement attaché, à la poupe ou à sa proximité, un aileron fait de matériel flexible, tel du tissu, et'lesté pour maintenir l'aileron dépendant du chaland.
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The present invention relates to fully enclosed barges of flexible material for the transport of fluid or granular or similar solid cargoes and by towing.
It has been found that there is a critical towing speed - beyond which the barge begins to flex or buckle or flex flexibly.
It has been found that the force at the stern of the barge which tends to produce this instability can be represented by the expression: f # U2Sa where S is the maximum cross-sectional area of the tubular barge, U is the towing speed, # is the density of the fluid in which the barge is towed and a is the low angle of attack of the stern of the vessel with respect to the towing direction, f being a factor depending on the presence of a aileron and varying from a value less than unity across zero to a negative value depending on whether the aileron area is increased, however an aileron area value which would give f = 0 would be preferable,
slightly negative values of f have been observed to give stability over a wide range of velocities.
According to the invention, for this purpose, there has been attached to the flexible barge at or near the stern, a fin formed of flexible material, such as fabric and which is weighted to hold it during a barge.
The fin may be fitted at its leading edge with a stiffener and this is preferably of a material heavier than water, so that the stiffener also acts as the ballast weight. If it is desired, however, in lieu of or in addition to the heavy stiffener, a weight may be attached to the lower end of the fin.
It was also found that the derivative of the normal force CN acting on the remainder of the vessel, representing the rate of change of normal force with the angle of attack, also has a stability effect. Although with such small aileron areas that would give f a slightly positive value, an increase in the derivative of normal force tends to make the body unstable, this unexpected result has been found that if f is slightly negative, an increase in the derivative of normal force tends to improve the stability of the vessel, that is, it increases the rate at which stability is achieved. If the normal derivative is high enough and the aileron area is large enough, stability can be achieved at all speeds.
It has been found that a fin having three to five times the maximum cross-sectional area of the barge gives adequate stability during towing. Preferably, the main points of attachment of the fin to the barge are at approximately the same radius from the axis of the barge.
The fin may consist of a flat triangular piece of lumber suspended at the top and attached at various points to the barge fabric, or the fin may or may not be waterproofed fabric and its edges weighted.
Therefore, the fin may be triangular or any other shape suitable for hanging below the stern of the barge. The fin may be attached to the barge either by a strap or straps circling the circumference of the boat. - land or by means of suitable cupboards woven or glued to the fabric of the barge, or a combination of the two methods can be used with ropes connecting the cupboards to the belt or straps. The strap may have an eye for the swivel connection of a heavy bar inserted into the hem of the fabric aileron along its leading edge. The lower end of the bar may carry a weight or panel to keep the fin extended while towing.
The trailing edge of the fin may be stiffened by means of a cord or other means which is inserted into the hem. The edge of the aileron near the
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surface of the barge is attached to the barge at various points by means of ropes attached to the woven cupboards or glued to the barge.
As mentioned above, the value of f is an important factor in controlling stability. If the stern of the barge is made in such a way that the force due to the reduction of the area does not act effectively on the barge, for example if the stern ends abruptly without a tapered part, one can obtain a value of f approaching zero and in this case a reduced area fin will be sufficient to obtain the desired stability. However, the cross-sectional area may increase slightly towards the stern which may be sharply sliced as just described or it may be hemispherical. Both result in a slightly negative value of f.
So the stern can be hemispherical or it can be a flat ellipsoid or an inflatable toroidal tube can be wrapped around the stern to fit closely. The use of such a separate inflatable tube will allow the main body of the barge to be woven into a tubular shape.
If desired, and especially for large barges, means can be provided to increase the derivative of normal force CN. This can be achieved by hanging below the barge at different intervals from small fins in the middle. barge and evenly arranged along the length of the barge or so placed as to produce a derivative of uniform normal force.
Ailerons similar to those conventionally employed on air vessels can also be placed at the stern of the barge in a similar fashion.
According to another characteristic of the invention, the barge is divided into sections, each having a stabilizing fin at its aft end.
Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying schematic drawings.
Figure 1 is a side elevation of the stern of a barge according to the invention.
Figure 2 is a similar view of a stern variant,
Figure 3 is a similar view of another variant of the stern,
Figure 4 is a side elevation of a mid-vessel portion of a flexible barge according to the invention.
Figure 5 is a deployed view of another variant of the shape of the stern. And the rear wing,
Figure 6 is a side elevation of an various form of tail fin,
Figure 7 is a similar view of a mid-vessel fin as shown in Figure 49
Figure 8 is a side elevation of a flexible barge according to the invention provided with a tail fin and ailerons in the middle of the vessel,
FIG. 9 is a similar view of a variant of a barge according to the invention.
Figures 10 and 11 are partial views as will be explained below.
Referring first to Figure 1 of the drawings, a flexible barge 1 is fitted at the rear with a stabilizing fin 2 in non-permeable fabric such as it is found on the market under the trademark " TERYLENE ", and provided with a heavy bar of 3 inserted in the hem of the fabric at the leading edge of the fin. A weight or panel 4 is attached to the lower end of the aileron and the aileron is attached.
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ohé to the barge by means of a fabric belt 5 attached to the cupboards 6 using ropes 7, the stiffener 3 of the fin being pivotally attached at 9 to an eyelet 10 on the belt 5.
In addition the fin is attached to the barge 'by local rope ties 11 and a rope 12 is inserted into the fabric hem at the trailing edge of the fin and attached to an eyelet 13. The purpose of the belt 5 is to distribute the force, so that the full load is not carried on a leg or an eyelet. The belt is prevented from sliding backwards by the cords 7 around its circumference and can be reinforced near the point of attachment of the fin. It can easily be replaced after wear.
The figure illustrates an alternative construction in which the stern of the barge is hemispherical and provided with a fin 2 of smaller surface than that shown in figure 1 where the stern of the barge is tapered. The stern may alternatively be flat ellipsoidal in shape or an inflatable torus 15 (Fig. 3) wraps around the stern.
Figure 4 shows ailerons 20, 21, 22 in the middle of the vessel hanging below the barge at various intervals in order to increase the normal force derivative C. Aileron 20 is provided at the leading edge with a stiffener 23 as described above and a weight or panel 4. Ailerons 20 and 21 are attached to legs, while aileron 22 is shown attached. to belts 5 similar to that illustrated in figure 1. In a varied arrangement the fins can be stiffened by slats introduced into pockets of the fabric or they can be integral with the barge fabric and subjected to pressure by the barge. contents of the barge.
The ailerons are preferably of high aspect ratio and so arranged that the orientation of the barge about its axis is unimportant in the measurement of the fin strength. A stabilizer fin at the stern of between three to five times the maximum cross-sectional area of the barge has been found to provide satisfactory stability during towing. Figure 5 shows such an arrangement, the fin being constructed and attached similarly to the fin shown in Figure 1, except that a stiffener 30 of wood or other suitable material is arranged to extend parallel to the axis of the barge. and it is used two belts 5.
Additional belts can be provided to suspend the fin if necessary.
A various form of tail fin is shown in Figure 6 and in Figure 7 a modified form of mid-vessel fin is shown. Figure 8 shows schematically a barge fitted with two mid-vessel fins 20, similar to that shown in figure 7 and a tail fin similar to that shown in figure 6.
The main attachment points of the fin 2 are preferably at the same radius approximately from the axis of the barge. This can be done in practice by moving the aileron forward and attaching its rear end to the last belt 5. Alternatively, a rigid bar can protrude down the tail of the barge and the aileron can be attached to the bar.
Figure 9 shows a barge which is divided into sections A, B, C by constrictions at 30. Each section has a tail fin 2. A constriction at 30 reduces the diameter of the barge to a reduced value such as Oil or liquid cargo can pass from one section of the barge to another through the reduced hole left inside the reduced area cross section.
Alternatively, the preferred shape can be obtained by working the fabric in portions of reduced area. The shapes can be obtained by stitching together pieces of fabric by sewing or gluing together rubberized portions of fabric.
Another method of obtaining portions of reduced area is illustrated in Figure 10 in which adjacent internal portions of the tube are glued together at three or more points around the circumference as shown at 31 in Figure 10 which is a cross section through
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one of the collapsed sections. Alternatively, these portions can be assembled by stitching or riveting or otherwise. The portions can also be cut or shaped into shapes suitable for fins. Figure 11 shows a barge terminating in such reduced portions so that the parts 31 constitute fins.
The length of the separate portions of the barge is determined by the physical characteristics and hydrodynamic forces acting on the barge as it passes through the water. The lesser length must not be less than the length L given by the formula # U2S = (BI #) 2. Here, # is the density of the water, U is the speed of the barge, S is the cross-sectional area under water, E is the Young's modulus of the envelope material, and I is the moment of inertia of the section tubular barge. This formula is a guide to the order of magnitude of the length required for each section to prevent instability, but it is only an approximation since the hydrodynamic characteristics of the barge vary somewhat with the size and shape.
An advantage of forming the barge with the use of restraints or constrictions is that it is possible to manufacture a simple tubular shape and that this also allows, by removing the restraints or constrictions, to roll on. itself the tubular shape satisfactorily and easily. The position of the obstructions or bottlenecks can also be determined to suit the towing speeds and conditions which are presumed to be encountered during the journey.
The essential attachment points of the aileron to the barge are preferably at the same radius of the front and aft axis of the barge and this can easily be achieved by attaching the aileron to the barge using two belts 5 described above. Another form of terminating the stern abruptly and which has been found to improve stability is to simply join the flattened cylindrical tube to the edges.
CLAIMS.
1. - Flexible barge to which it is flexibly attached, at the stern or near it, a fin made of flexible material, such as fabric, and weighted to keep the fin dependent on the barge.