.-- -- -- -- ---- --- - -- . . -- --. . . --- . ----. ---: 2165543 --- .. . - .- ---` 1 EMBARCATION A PROPULSION MUSCULAIR
La presente lnventlon se rapporte a une embarcatlon propulelon musculalre munle d'au moins une palre de pales de propuls~on, ces pales etant rlgldes par rapport aux efforts auxquels e11ee eont destlnees a ~tre ~oumlees.
Il exlste une quantite de solutlons proposees pour propul-ser une embarcatlon ~ l'aide d'une ou plusleurs pales souples ou rlgides, actionnees solt par un balancement lmprlme ~ l~embarca-tion par son paesager comme dans le FR-Al-2453774, soit en lmprimant un nouvement osclllant ~ la pale de propulelon par un systeme de levier, comme, par exemple, dans le DE-Al-2526334, dans le WO 91/08139 ou dans le EP-Al-0152029.
r Le defaut commun a ces ~ystemes de propulslon est leur manque d'efficacité, necessltant un effort musculalre lmportant pour une vltesse de deplacement tres redulte. En effet, la poussee obtenue par une pale gue l'on d~place autour d'un axe d'artlculatlon par un systeme de levler est extr~mement falble.
Quant a un mode de propulsion du type decrlt dans le FR-Al- - - - - ---- -- - -. . - -. . . ---. ----. ---: 2165543 --- ... - .- ---`1 MUSCULAR PROPULSION CRAFT
This lnventlon relates to a boat muscular propulelon fitted with at least one blade of blades propuls ~ on, these blades being rlgldes compared to the efforts to which they are destined to be ~ oumlees.
There are a number of solutlons proposed for propulsion.
a boat ~ using one or more flexible blades or rlgides, activated solt by a swinging lmprlme ~ l ~ embarca-tion by his paesager as in FR-Al-2453774, either in lmprimant a newly osclllant ~ the propulelon blade by a lever system, as, for example, in DE-Al-2526334, in WO 91/08139 or in EP-A1-0152029.
r The common defect in these propulsion systems is their lack of efficiency, requiring significant muscular effort for a speed of displacement very reduced. Indeed, the thrust obtained by a pale blade which is moved around an axis Articulating by a lifting system is extremely falble.
As for a propulsion mode of the decrlt type in the FR-Al-
2~537~4, le deplacement ll~re et sans llmlte de la pale consecutlvement aux osclllatlons lmprlmees a l'em~arcation par tangage de celle-ci donnent ~galement des résultats decevants.
On a egalement propose dans le DE-U~ 25.502 un systeme de propulsion selon l~yuel des pales elastlques sont fléchles alternatlvement dans un sens et dans l'autre conseecutlvement a un mouvement de roulls communlqué a un corps flottant auquel sont flxees ces pales. Outre que les pales elastlques ont un mauvals rendement, ce systeme de propulsion necesslte l'utlllea-tlon d'un gouvernail pour changer de dlrectlon.
Dans le cas du US-A-3.845.733, les pales sont solt flexlbles, solt rigldes, mals rellees par des ressorts a un flotteur gue le passager falt osclller selon un mouvement de roulls. La dlrectlon est solt assuree par un gouvernall, soit en donnant du g~te au flotteur, c'est-~-dire en rendant l'oscllla-tion lnegale en amplltude, ce qui n'est pas faclle ~ realiser.
On a propose dans le US-A-4.Z14.5547 de dlr1ger une embarcation du type susmentlonne en deplacant le polds du passager produlsant le mouvement de roulls de manlere a obtenlr une force de propulsion ln~gale sur les deux pales et ~ falre vlrer l'embarcatlon. Toutefols, etant donne que les pales sont situées au-dessous des pieds du passager, la stablllté de 1~embarcation ne peut pas etre obtenue et 11 n~est en reallte pas posslble de dirlger effectivement une embarcatlon alnsl concue.
,-,'~,i`' ~ MC~lFI~,~
- - -- ~ . -- ~
---- -- . - - ----_ - la -C'est sanQ doute ce ~Ul expllque pourquol, malgre le grand nom~re de solutlons proposees pour propul~er une em~arcatlon l'a~de de pale~ oYcillantes, ce type d~em~arcatlon n'a Jus~u~lcl pas connu le molndre succes commerclal, pour autant qu'il alt depasse le slmple stade du prototype experlmental.
Or, 11 e~t lndéniable qu'~ c8te de la barque à rame et du pedalo~ 11 exlste un marche pour un autre type d'embarcat~on propulslon musculalre, destlne auYsi bien ~ l'amu~ement ~u'~ une pratlque sportlve.
Le ~ut de la présente lnventlon est precisement d'ameliorer le rendement d~une embarcatlon mue par de~ pales.
A cet effet, cette invention a pour o~et une embarcation à
propulslon musculalre telle gue deflnle par la revendication 1.
Les avantages de cette embarcatlon appara~tront a la lumlere de la descrlptlon qul va suivre et, en partlculier, du mode de propulsion de cette embarcatlon.
Le desQln annexe lllu~tre, schematlquement et ~ tltre d~exemple, les differentes formes d~executlon de l~embarcatlon obJet de la presente lnventlon.
La flgure 1 est une vue en plan de la premiere forme d~executlon.
.. . ..
wo 95/0038g 2 1 6 5 5 ~ 3 ~
La figure 2 est une vue selon II - II de la figure 1.-La figure 3 est une vue en plan d'une variante de la figure 1.-La figure 4 est une vue selon IV - IV de la figure 3.-La figure 5 est une vue en plan d'une seconde forme d'exécution.-La figure 6 est une vue selon VI - Vl de la figure 5.-Les figures 7a et 7b sont des vues explicatives en élévation de face du modede propulsion de 1'~ ` ~cation objet de l'invention.-La figure 8 est une rep~es_..L~Lion des trajectoires res~ectives des pales depropulsion vues latéralement.-Les figures 9, 10 et 11 sont des vues latérales partielles d'un élément de propulsion dans différ~ s positions.-Les figures 12 et 13 h-~L l'$nfluence de la dimension longi~in~le des pales sur le l~ldc - t obtenu.-L" ` cG~ion illustrée par les figures 1 et 2 c _ ~ un flotteur 1 qui pré-15 sente un volume susceptible d'eng~.d~-er une poussee une fois ; - ge dans l'eau;
cV..-O~o~ à environ deux fois la masse de 1' -c&~ion et de son passager.L'axe A - B cv..-~ond ~à la direction de propulsion rectiligne de l'e - ~a~ion.~eux pales 2, 3 sont di~osées symétri~ par r~v~ à cet axe. Elles sont fixées à l'extrêmité de bras ~ ec~lfs 4, 5, à une certaine profondeur (30 . 40cm, 20 au-desso~c du plan de flottaison) par l'i"~ re d'un axe 6, respectivement 7 QUi s'étend h ~v~l~lement à l'axe A - B. Deux butées 8, 9 sont diCposé~s de part et d'autre de chaque pa~e pour limiter l'amplitude de son I ~u~ ~ oscil-lant. Ces pales 2, 3 ont un poids spécifique s~ncibl ~ ég 7 à celui de l'eau de sorte qu'elles ne t~..L ni ne dcst~ de par leur propre masse. Comme on le 25 voit sur les figures 1 et 2, les pales Z et 3 sont ~isposé^s sur un axe h ~,~r-sal situé à une certaine distance le long de l'axe AB du centre de flottabilité F
de l'embarcation (voir partie traitant de la direction).-Les figures 3 et 4 L w.t; une variante dans laqu~lle le flotteur 11 a laforme d'un canard dont la tête 12 est articulée autour d'un axe vertical 13. L'ex-30 trémité de cet axe s'ét~.,d ~t sous le flotteur 11, porte un gouve,..ail. Une tigeh ~,s~sale 14 permet au passager d'actionner ce gouve,-.~ail par l'in~e~_diaire d'une corde 15 attachee aux deux extrémités de la tige 14. Le reste de l'embarca-tion est tout à fait semblable à celle des figures 1 et 2~-Les figures 5 et 6 représentent une forme d'exécution -- enant de chaque 35 côté du flotteur 16, une pluralité de pales 17 et 18 disposées parallèlement à
l'axe de propulsion rectiligne. Çh~ ne de ces pales 17 et 18 est articulée de la même manière que décrit pour les pales des figures 1 et 2 et leur - _ve -nt est limité par des butées 19 et 20 disposées symétriquement de part et d'autre des pales -Le mode de propulsion de l'embarcation décrite ci-dessus est expliqué en se référant aux figures 7a, 7b, 8, 9, 10 et 11.-Les figures 7a et 7b ~ ~ent l'e c-tion vue de face avec son passager dans deux positions e~h e -s de roulis c miqué à l'embarcation par le passager qui s'appuie dans les zones 21 et 22 ~fig. 1) formées de surface antide~ ntes, en portant le poids du corps alternativement d'un pied sur l'autre pour communiquer FEUILLE DE REMPLACEMENr ~R~GLE 26) wos~/003ss 216a543 l~l/rh_1/oo762 le mouvement de roulis. Etant donné que les pales 2. 3 sont articulées par un deleurs bords et ont une densité voisine de celle de l'eau, le Lvc L de roulis les amène tout d'abord en positions de butée i~-e,_écs, p~ ql-~ le _vc ~ deroulis en fait monter une et dCsc~ I'autre. Dès qu'elles oc~ cette posi-5 tion de butée Ifig. lo, 11), la force F qui s'exerce pc~ c~1t~irement au plande la pale se dé~~ -s~ en deux composantes F1 et F2 dont la c~ a Fl est dirigée dans le sens de prop~lsion de l'embarcation. Tl en résulte que les deux pales 2 et 3 qui travaillent en sens inverse l'une de l'autre en2~.~.~-L des for-ces de propulsion Fl qui s'addit~onn~t.-La figure 8 montre le p~rcouL sin~eoi~l de~phase des deux pales 2 et 3,ainsi que leurs positions ~ngul~ires respectives consécutivemènt au mouvement de roulis imprimé à l'e~ Yc~ion par son passa~
Pour que 1'~ c~ion ait une trajectoire stable en cours de fonctionn' t et pour qu'elle puisse s'orienter sans l'aide du ~v~c,..ail, il faut que le cen-15 tre de poussée ~P) qui est le milieu de la droite joignant les deux axes des pa-les soit aussi éloigné que psc~ible du centre de flottabilité F. Cela est le casde l'embarcation illustré par les figures 1 et 2 qui n'a pas de guuv~,-~il et o~les pales sont à l'e~h c - arrière. Dans ce cas pour cl~_~gc~ la direction de pro pulsion il suffit de dep~ r symétri~u ~ les pieds autour du centre de flot-20 tabilité F. Partant de la position "droit devant" ou les deux pieds sont sur laRc-~e~diculaire à l'axe AB pass~3~ par F si l'on tourne les pieds dans le sensdès ~ les d'une montre on vire à gauche et, en sens inverse, on vire a droite Nous allons maintenant ~ in~r la question du dimensi~ t des pales en fonction de l'efficacité rech~ ~héc. Les figures 12 et 13 i~ ~ c.,~ ce qui se 25 passe lors d'une po~csée verticale dirigée dans ce cas de haut en bas et ~
pour la meme amplitude de roulis et la meme pression verticale l'influence de laforme de la pale.-Les pales sont deux rectangles allongés identiques donc de même efficacitépropulsive, toutefois, dans la figure 12 la pale est articulée par le grand côté
30 du rectangle alors que dans la figure 13 elle l'est par le petit côté.-Les points C sont la position de départ de la po~sée les pales étant en bu-tée basse. Les points D sont les positions où les pales, sous la poua~-ce vertica-le, ont basculé sur la butée haute. Les points E sont la fin de la po1lcsée~ On peut dire que la phase de propulsion efficace des pales est le s~ t DE et l'on35 voit qu'il est bien plus long dans la figure 12 que dans la figure 13. Mais le segment CD a aussi son ~ L-~ce car, pendant ce temps, la poussée verticale - s'exerce pratiq~ -qt à vide (il faut tres peu de force pour faire basculer la pale d'une butée sur l'autre) et elle va p-o~ - une accélération du - ~3~ - t qui est proportionnelle à la longueur du segment CD et lors de la prise de butée40 de la pale la force exercée sera plus forte du fait de cette plus grande vitesse dans la figure 13 que dans la figure 12.- Ces deux aspects contradictoires trou-vent leur équilibre aans la forme que l'on donne aux pales selon le geste spor-tif recherché. Une pale type figure 12 donnera une poussée longue et régulière et un rythme de roulis lent et coulé alors qu'une pale type figure 13 donnera 45 une poussée heurtée avec une sensation de force et de vitesse dûe au choc des pa-les sur l'eau lors des prises de butee mais imposera un rythme exténuant. En pra-tique les pales sont taillées dans des proportions in~er ~di~;res mais plutôt dela figure 12.-f:EUlllE DE REMPLACEMENT (RGL 26) 2 ~ 537 ~ 4, the displacement ll ~ re and without llmlte of the blade consecutively to the oslllatlons lmprlmees to the em ~ arcation by pitching it also give disappointing results.
We have also proposed in DE-U ~ 25.502 a system of propulsion according to yuel of the elastic blades are deflected alternately in one direction and in the other conseecutlvement has a rolling movement communicated to a floating body to which these blades are fixed. Besides that the elastic blades have a poor performance, this propulsion system necesslte the utlllea-tlon of a rudder to change dlrectlon.
In the case of US-A-3,845,733, the blades are solt flexlbles, solt rigldes, mals connected by springs to a float gue the passenger falt osclller according to a movement of roulls. The dlrectlon is provided by a governor, either giving g ~ te to the float, that is to say ~ by making the oscllla-lnegale in amplltude, which is not easy ~ to realize.
We proposed in US-A-4.Z14.5547 to dlr1ger a boat of the aforementioned type by moving the polds of the passenger producing the rolling movement so as to obtain a propulsion force ln ~ equal on both blades and ~ falre vlrer the boat. However, since the blades are located below the passenger’s feet, the stability of 1 ~ boat cannot be obtained and 11 n ~ is in reallte not possible to actually manage an alnsl boat designed.
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- - - ~. - ~
---- -. - - ----_ - the -It is sanQ doubt this ~ Ul explains why, despite the great nom ~ re of solutlons proposed to propel ~ em ~ arcatlon a ~ of pale ~ oYcillantes, this type of ~ em ~ arcatlon has Jus ~ u ~ lcl not known the commercial success molndre, as far as it alt exceeds the slmple stage of the experlmental prototype.
Now, it is undeniable that ~ c8te of the rowing boat and the pedalo ~ 11 exlste a market for another type of boat ~ on muscle propulslon, destlne auYsi bien ~ amu ~ ement ~ u '~ une sportlve practice.
The ~ ut of this lnventlon is precisely to improve the performance of a craft powered by blades.
For this purpose, this invention has for o ~ and a boat to muscle propellant as defined by claim 1.
The advantages of this boat will appear light of the description that will follow and, in particular, of mode of propulsion of this boat.
The appendix lllu ~ tre, schematically and ~ tltre for example, the different forms of boat executlon object of this invention.
Figure 1 is a plan view of the first form of executlon.
... ..
wo 95 / 0038g 2 1 6 5 5 ~ 3 ~
Figure 2 is a view along II - II of Figure 1.-Figure 3 is a plan view of a variant of Figure 1.-Figure 4 is a view along IV - IV of Figure 3.-Figure 5 is a plan view of a second embodiment.
Figure 6 is a view along VI - Vl of Figure 5.-Figures 7a and 7b are explanatory front elevational views of the propulsion method of 1 ~ `~ cation object of the invention.
Figure 8 is a rep ~ es _ .. L ~ Lion of the respective trajectories of propulsion blades seen laterally.
Figures 9, 10 and 11 are partial side views of an element of propulsion in different positions.
Figures 12 and 13 h- ~ L the $ nfluence of the dimension longi ~ in ~ the blades on the l ~ ldc - t obtained.-L "` cG ~ ion illustrated by Figures 1 and 2 c _ ~ a float 1 which pre-15 feels a volume likely to eng ~ .d ~ -er a push once; - age in water;
cV ..- O ~ o ~ about twice the mass of 1 '-c & ~ ion and its passenger. The axis A - B cv ..- ~ ond ~ to the direction of straight propulsion of the e - ~ a ~ ion. ~ them blades 2, 3 are di ~ dared symmetri ~ r ~ v ~ to this axis. They are attached to the end of the arms ~ ec ~ lfs 4, 5, at a certain depth (30. 40cm, 20 above ~ c of the water plane) by the i "~ re of an axis 6, respectively 7 WHICH extends h ~ v ~ l ~ lement to the axis A - B. Two stops 8, 9 are diCposed ~ s on either side of each pa ~ e to limit the amplitude of its I ~ u ~ ~ oscil-lant. These blades 2, 3 have a specific weight s ~ ncibl ~ eg 7 to that of the water of so that they do not t ~ ..L nor dcst ~ by their own mass. As we 25 sees in Figures 1 and 2, the blades Z and 3 are ~ ispos ^ s on an axis h ~, ~ r-sal located at a certain distance along the axis AB of the center of buoyancy F
of the boat (see section on steering) .-Figures 3 and 4 L wt; a variant in lac ~ lle the float 11 has the shape of a duck whose head 12 is articulated around a vertical axis 13. The 30 end of this axis is ~., D ~ t under the float 11, carries a gouve, .. garlic. A rodh ~, s ~ dirty 14 allows the passenger to operate this gouve, -. ~ Garlic by the in ~ e ~ _diaire a rope 15 attached to the two ends of the rod 14. The rest of the boat tion is quite similar to that of Figures 1 and 2 ~ -Figures 5 and 6 show an embodiment - starting from each 35 side of the float 16, a plurality of blades 17 and 18 arranged parallel to the straight propulsion axis. These of blades 17 and 18 are articulated from the same as described for the blades of Figures 1 and 2 and their - _ve -nt is limited by stops 19 and 20 arranged symmetrically on either side of the blades -The mode of propulsion of the boat described above is explained in referring to Figures 7a, 7b, 8, 9, 10 and 11.-Figures 7a and 7b ~ ~ ent e c-tion front view with its passenger in two positions e ~ he -s of roll c micated to the boat by the passenger who is supported in zones 21 and 22 ~ fig. 1) formed of antide ~ ntes surface, in carrying the body weight alternately from one foot to the other to communicate REPLACEMENT SHEET ~ R ~ GLE 26) wos ~ / 003ss 216a543 l ~ l / rh_1 / oo762 rolling motion. Since the blades 2. 3 are articulated by their edges and have a density close to that of water, the Lvc L of roll first brings them into stop positions i ~ -e, _écs, p ~ ql- ~ _vc ~ deroulis actually mount one and dCsc ~ the other. As soon as they oc ~ this posi-5 Ifig stop stop. lo, 11), the force F which is exerted pc ~ c ~ 1t ~ irement au plande the blade is de ~~ -s ~ in two components F1 and F2 whose c ~ a Fl is directed in the direction of prop ~ lsion of the boat. It follows that the two blades 2 and 3 which work in opposite directions to each other en2 ~. ~. ~ -L des for-these propulsion Fl which addit ~ onn ~ t.-Figure 8 shows the p ~ rcouL sin ~ eoi ~ l ~ phase of the two blades 2 and 3, as well as their respective positions ~ ngul ~ ires consecutive to the movement of roll printed with e ~ Yc ~ ion by son passa ~
So that the ~ c ~ ion has a stable trajectory during operation and so that it can orient itself without the help of ~ v ~ c, .. garlic, it is necessary that the cen-15 thrust ~ P) which is the middle of the straight line joining the two axes of the pa-the is as distant as psc ~ ible from the buoyancy center F. This is the case of the boat illustrated in Figures 1 and 2 which has no guuv ~, - ~ he and o ~ the blades are e ~ hc - rear. In this case for cl ~ _ ~ gc ~ the management of pro drive just dep ~ r symmetri ~ u ~ feet around the center of flow 20 tability F. Starting from the position "straight ahead" or both feet are on theRc- ~ e ~ dicular to the axis AB pass ~ 3 ~ by F if we turn the feet in the direction of the ~ a show we veer to the left and, in reverse, we veer to the right We will now ~ in ~ r the question of the dimension of the blades in depending on the efficiency rech ~ ~ héc. Figures 12 and 13 i ~ ~ c., ~ What 25 passes during a vertical po ~ csée directed in this case from top to bottom and ~
for the same amplitude of roll and the same vertical pressure the influence of the shape of the blade.
The blades are two identical elongated rectangles therefore of the same propulsive efficiency, however, in Figure 12 the blade is articulated by the long side 30 of the rectangle while in figure 13 it is by the short side.
Points C are the starting position of the po ~ sée the blades being in bu-low tee. Points D are the positions where the blades, under the poua ~ -ce vertica-the, have tilted on the upper stop. Points E are the end of the po1lcsée ~ On can say that the effective propulsion phase of the blades is the s ~ t DE and we see that it is much longer in Figure 12 than in Figure 13. But the CD segment also has its ~ L- ~ this because, during this time, the vertical push - exercises practiq ~ -qt empty (it takes very little force to tilt the blade from one stop to the other) and it goes in. ~ - an acceleration of - ~ 3 ~ - t which is proportional to the length of the CD segment and when the blade is stopped 40 the force exerted will be stronger due to this higher speed in figure 13 than in figure 12.- These two contradictory aspects find their equilibrium in the shape that we give to the blades according to the sporting gesture.
tif sought. A blade type figure 12 will give a long and regular push and a slow and flowing roll rhythm while a figure 13 type blade will give 45 a thrust hit with a feeling of strength and speed due to the shock of the them on the water when taking stops but will impose an exhausting rhythm. In pra-tick the blades are cut in proportions in ~ er ~ di ~; res but rather dela figure 12.-f: REPLACEMENT SHEET (RGL 26)