CH353994A - Wind thruster of a boat - Google Patents

Wind thruster of a boat

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CH353994A
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wing
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boat
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thrust
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Stehelin Jacques
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Stehelin Jacques
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/061Rigid sails; Aerofoil sails

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Description

  

  Propulseur à vent d'un bateau    On connaît les désavantages des voiles pellicu  laires tournant autour d'un mât:     statiquement    par  lant, implanter à son bateau un mât auquel est accro  chée une voile par son bord, c'est espérer voler  convenablement dans une carène d'avion attachée  au bord d'attaque de son aile. Aussi le hunier des  grands voiliers d'antan, supporté par son mât le long  de sa ligne de     poussée,    reste-t-il le modèle des,     voiles.     



  Il a bien été proposé de     remplacer    la voilure  pelliculaire par une aile genre aile d'avion, travail  lant en porte à faux et pivotant autour d'un mât à  la suite duquel seraient fixées des. queues de nervu  res articulées, mais     ces    conceptions théoriques sem  blent n'être pas     entrées    dans le domaine de la  réalisation, probablement en raison d'une erreur  fondamentale qui conserve à la voilure un centre  de poussée s'écartant fortement et d'une façon dif  ficilement contrôlable du     centre    de dérive et du cen  tre de gravité du bateau.  



  L'objet de la présente invention est un propul  seur à vent d'un bateau sous la forme d'une     aile-          voile,    dont au     moins    les bords d'attaque et de fuite  sont profilés, ce propulseur étant caractérisé par le       fait        que          lest        implantée    dans l'axe du  bateau en un point voisin au droit du centre de  dérive et pivote autour d'un axe vertical passant  sensiblement par le centre de poussée de l'aile-voile.  



  Le dessin     annexé    représente, à titre d'exemple,  deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.  



  La     fig.    1 est une vue en perspective d'une     aile-          voile    rigide suivant la première forme d'exécution.  La     fig.    2 est une vue en perspective d'une     aile-          voile    mixte rigide et souple suivant la deuxième  forme d'exécution.  



  La     fig.    3 montre une certaine modification d'un  détail de     raile-voile    suivant la     fig.    2, et    la     fig.    4 montre un profil d'attaque respective  ment de     fuite    de l'aile-voile mixte suivant la     fig.    2,  mais qui est orientable.  



       L'aile-voile    suivant la     fig.    1 est constituée par un  profil biconvexe symétrique.  



  La     fig.    1 montre une telle aile 1 représentée en  perspective, cette aile ayant un profil biconvexe  symétrique qui est le seul qui se recommande pour  une aile travaillant autant d'un côté que de l'autre,  bordé de flasques marginales 2 qui, comme il est  connu, augmentent la poussée, mais qui ici servent  aussi à renforcer     l'aile    mécaniquement. Un pivot 3  est situé dans le prolongement de l'axe     de    poussée  4 de l'aile qui,     comme    on sait, se trouve à une dis  tance 5 égale à 1/4 de la profondeur du     profil,    du  moins dans le domaine des incidences faibles inté  ressant la navigation contre le vent.

   Le pivot 3 tourne  dans un     palier    vertical représenté par 6, solidaire du  bateau, placé dans l'axe du bateau et dans la verti  cale du centre de dérive, et peut être mû au moyen,  par exemple, d'une poignée 6a ou tout autre moyen  connu, étant     toutefois    entendu qu'aucune force agis  sant sur l'aile 1, autre que la volonté du pilote ne  pourra faire pivoter cette aile. Cette disposition est       particulièrement    intéressante, parce qu'elle permet  de commander la voile sans sortir de sa cabine, le  plafond de laquelle peut être traversé par le palier 6.  



  L'intérêt capital d'une voile pivotant autour de  son centre de poussée, et     équilibrée    statiquement par  rapport à son pivot, réside dans le fait que, le vent  fraîchissant, on n'aura qu'à réduire la     poussée    en  réduisant     l'incidence    à une valeur d'autant plus infé  rieure à l'incidence de poussée     maxima    que le vent  sera fort ; on pourra     quasiment      prendre des ris    avec un doigt sur la poignée 6,     comme    on ralentit  un moteur d'automobile en réduisant les gaz.

        Malgré sa grande insensibilité aux vents forts,  l'aile-voile rigide ne conviendra, telle qu'elle a été  présentée ici, qu'aux bateaux de faible     déplacement.     Passons maintenant à la description d'une aile-voile  de     surface    plus importante et répondant encore       mieux    aux exigences de la navigation à     voile.     



  La     fig.    2 montre en perspective une voilure  mixte, rigide et souple, qu'on pourrait qualifier de  voile       biplane    en tandem      .    Elle est composée d'un  cadre rigide constitué comme suit: une base solide  8 supportant d'une part quatre montants<I>9a, 9b,</I>  10a et 10b profilés comme 1     (fig.    1), reliés longitu  dinalement (9a et     i0a    d'une part, 9b et 10b d'autre  part) par un longeron 11a respectivement 11b pré  férentiellement tubulaire, et convenablement     croisil-          lonés    par des entretoises 12, et des traverses trans  versales 13.  



  Un     écran    de matière souple 15 est tendu à la  manière d'un store, partant d'un côté de la base 8  pour aboutir à l'autre, en passant sur les longerons  11. A chaque bout de la matière souple 15 sensible  ment     rectangulaire,    une drisse 16 fixée au milieu  d'une bordure terminale rigide 17 de l'extrémité de  la matière souple 15 et passant par un     filoire    18  permet d'étarquer ladite matière souple au moyen  d'un taquet 19     solidaire    de la base 8 qui porte en  outre un pivot 3. Chaque plan de l'aile     biplane    com  porte donc trois éléments de sustentation orientés  dans le même sens, un élément souple 15 entre deux  éléments rigides, par exemple 9a et 10a.

   La distance  entre le bord d'attaque des montants 9 et le pivot  ne sera plus 1/4 de la profondeur de l'aile en tandem,  mais plus grande, le centre de poussée de l'ensemble  étant ce qui est connu en aérodynamique, reporté  vers l'arrière. Les     distances    21 et 22 entre la matière  souple et 9, 10 et les profils des montants 9 et 10  ne sont pas nécessairement les mêmes, et peuvent  être adaptées aux besoins aérodynamiques de       l'ensemble,    comme la profondeur relative de chaque  élément.  



  Les bordures de la matière souple 15 dans le  sens de sa longueur seraient avantageusement agen  cées comme le montre en     détail    la     fig.    3 pour une  extrémité. La matière souple 15 n'est pas reliée  directement à la bordure     terminale    17 soumise à la  traction de la drisse 16 mais cousue avec un léger  jeu autour de supports de ralingue 24 et 25 solidaires  à leurs deux bouts des bordures terminales 17. Ce  qu'on étarque en agissant sur les drisses 16, ce n'est  donc pas la matière souple 15 elle-même, mais les       supports    de ralingue 24 et 25, la matière souple  pouvant à son tour être tendue au moyen, par exem  ple, de rubans 26 passant par des trous 27 de la  bordure     terminale    17.

   Les supports de     ralingue    24  et 25 sont, par exemple en tresse de cuivre telle  qu'on     l'utilise    en électrotechnique, ou tout autre  matière convenant, et profilés pour donner un bord  d'attaque (24) et de fuite (25) à la matière souple 15    tels que les caractéristiques     aérodynamiques    de  l'ensemble   profil rigide 9, matière souple 15 et  profil rigide 10   deviennent optima.

   Le dispositif       d'étarquage    successif décrit au sujet de la     fig.    3 per  met de nuancer infiniment     ces    caractéristiques en  jouant sur l'élasticité naturelle de la matière souple,  et ces possibilités seront augmentées par le choix de  la matière souple 15 qui peut aller de la toile ver  nissée raide, bordée à l'extrême platitude par les  rubans 26 d'abord et les drisses 16 ensuite - voile  honnête de père de famille et de navigateur obligé  d'affronter un coup dur -, passant par les     toiles    de  plus en plus fines et élastiques, jusqu'aux toiles  enduites (néoprène, butyle, etc.)

   d'extrême élasticité  qui peut d'ailleurs être variée indépendamment dans  le sens de la longueur et de la largeur - voiles sou  verainement     creusables    - sous     vent    même     très     faible par le fin régatier.  



  Mais la disposition des éléments de sustentation  9, 10 et 15 en     fig.    2, peut encore être variée d'une  manière dont la     fig.    4 donne un exemple. Les mon  tants rigides assurant la solidité de la cellule     biplane     ne sont pas profilés, mais de section cylindrique 28  entourés de profils 29 orientables autour des sup  ports cylindriques 28 : on peut ainsi obtenir des effets       hypersustentatoires    donnant une poussée par mètre  carré de voilure très élevée.



  Wind thruster of a boat We know the disadvantages of film sails rotating around a mast: statically by lant, to install a mast to your boat to which a sail is attached by its edge, is to hope to fly properly in a aircraft hull attached to the leading edge of its wing. Also the topsail of the tall ships of yesteryear, supported by its mast along its line of thrust, remains the model of the sails.



  It has been proposed to replace the skin wing with a wing like an airplane wing, working cantilevered and pivoting around a mast after which would be fixed. articulated rib tails, but these theoretical designs do not seem to have entered the realm of realization, probably due to a fundamental error which keeps the canopy a center of thrust deviating sharply and in a way difficult to control from the center of drift and the center of gravity of the boat.



  The object of the present invention is a wind thruster for a boat in the form of a wing-sail, of which at least the leading and trailing edges are profiled, this thruster being characterized in that the ballast located in the axis of the boat at a point close to the center of the centreboard and pivoting around a vertical axis passing substantially through the center of thrust of the wing-sail.



  The appended drawing represents, by way of example, two embodiments of the object of the invention.



  Fig. 1 is a perspective view of a rigid wing-wing according to the first embodiment. Fig. 2 is a perspective view of a rigid and flexible mixed wing-sail according to the second embodiment.



  Fig. 3 shows a certain modification of a detail of the raile-veil according to FIG. 2, and fig. 4 shows a respective trailing attack profile of the mixed wing-sail according to FIG. 2, but which is orientable.



       The wing-wing according to fig. 1 consists of a symmetrical biconvex profile.



  Fig. 1 shows such a wing 1 shown in perspective, this wing having a symmetrical biconvex profile which is the only one which is recommended for a wing working as much on one side as on the other, bordered by marginal flanges 2 which, as is known , increase the thrust, but which here also serve to strengthen the wing mechanically. A pivot 3 is located in the extension of the thrust axis 4 of the wing which, as we know, is at a distance 5 equal to 1/4 of the depth of the profile, at least in the field of incidence. weak interesting navigation against the wind.

   The pivot 3 rotates in a vertical bearing represented by 6, integral with the boat, placed in the axis of the boat and in the vertical center of the centreboard, and can be moved by means, for example, of a handle 6a or all another known means, it being understood, however, that no force acting on the wing 1, other than the will of the pilot, will not be able to cause this wing to pivot. This arrangement is particularly interesting, because it makes it possible to control the sail without leaving its cabin, the ceiling of which can be crossed by the landing 6.



  The main advantage of a sail pivoting around its center of thrust, and statically balanced with respect to its pivot, lies in the fact that, with the freshening wind, we will only have to reduce the thrust by reducing the angle of attack. at a value all the more lower than the incidence of maximum thrust the stronger the wind; it is practically possible to take reefs with a finger on the handle 6, as one slows down an automobile engine by reducing the throttle.

        Despite its great insensitivity to strong winds, the rigid wing-sail, as presented here, will only be suitable for boats with low displacement. Let us now move on to the description of a wing-sail with a larger surface and even better meeting the requirements of sailing.



  Fig. 2 shows in perspective a mixed, rigid and flexible wing, which could be described as a tandem biplane wing. It is composed of a rigid frame constituted as follows: a solid base 8 supporting on the one hand four uprights <I> 9a, 9b, </I> 10a and 10b profiled as 1 (fig. 1), connected longitudinally ( 9a and 10a on the one hand, 9b and 10b on the other hand) by a longitudinal member 11a respectively 11b preferably tubular, and suitably crossed by spacers 12, and transverse cross members 13.



  A screen of flexible material 15 is stretched in the manner of a blind, starting from one side of the base 8 to end at the other, passing over the side members 11. At each end of the flexible material 15, which is substantially rectangular , a halyard 16 fixed in the middle of a rigid end edge 17 of the end of the flexible material 15 and passing through a fairlead 18 allows said flexible material to be tensioned by means of a cleat 19 integral with the base 8 which carries in addition a pivot 3. Each plane of the biplane com wing therefore carries three support elements oriented in the same direction, a flexible element 15 between two rigid elements, for example 9a and 10a.

   The distance between the leading edge of the uprights 9 and the pivot will no longer be 1/4 of the depth of the wing in tandem, but greater, the center of thrust of the assembly being what is known in aerodynamics, carried back. The distances 21 and 22 between the flexible material and 9, 10 and the profiles of the uprights 9 and 10 are not necessarily the same, and can be adapted to the aerodynamic needs of the assembly, such as the relative depth of each element.



  The edges of the flexible material 15 in the direction of its length would advantageously be arranged as shown in detail in FIG. 3 for one end. The flexible material 15 is not connected directly to the end edge 17 subjected to the traction of the halyard 16 but sewn with a slight play around the rope supports 24 and 25 integral at their two ends of the end edges 17. What it is tightened by acting on the halyards 16, it is therefore not the flexible material 15 itself, but the rope supports 24 and 25, the flexible material being able in turn to be stretched by means, for example, of tapes 26 passing through holes 27 of the terminal edge 17.

   The rope supports 24 and 25 are, for example made of copper braid as used in electrical engineering, or any other suitable material, and profiled to give a leading (24) and trailing (25) edge to the flexible material 15 such that the aerodynamic characteristics of the whole rigid profile 9, flexible material 15 and rigid profile 10 become optimum.

   The successive tightening device described with regard to FIG. 3 allows these characteristics to be infinitely nuanced by playing on the natural elasticity of the flexible material, and these possibilities will be increased by the choice of flexible material 15 which can range from stiff wormworm canvas, bordered to the extreme flatness by the ribbons 26 first and the halyards 16 then - honest sail of a father and a sailor forced to face a hard blow -, passing through increasingly thin and elastic fabrics, to coated fabrics (neoprene, butyl, etc.)

   of extreme elasticity which can also be varied independently in the direction of the length and the width - sails often diggable - even very weak wind by the fine racer.



  But the arrangement of the support elements 9, 10 and 15 in FIG. 2, can be further varied in a way that FIG. 4 gives an example. The rigid uprights ensuring the solidity of the biplane airframe are not profiled, but of cylindrical section 28 surrounded by profiles 29 orientable around the cylindrical supports 28: it is thus possible to obtain high-lift effects giving a very high thrust per square meter of wing area .

 

Claims (1)

REVENDICATION Propulseur à vent d'un bateau sous la forme d'une aile-voile dont au moins les bords d'attaque et de fuite sont profilés, caractérisé par le fait que l'aile-voile est implantée dans l'axe du bateau en un point voisin au droit du centre de dérive et pivote autour d'un axe vertical passant par le centre de poussée de l'aile-voile. SOUS-REVENDICATIONS 1. CLAIM Wind thruster of a boat in the form of a wing-sail of which at least the leading and trailing edges are profiled, characterized in that the wing-sail is located in the axis of the boat in a neighboring point to the right of the center of fin and pivots about a vertical axis passing through the center of thrust of the wing-wing. SUB-CLAIMS 1. Propulseur à vent selon la revendication, carac térisé en ce que ladite aile-voile se compose de trois éléments en alignement aérodynamique, à savoir un profil rigide d'attaque, un écran en matière souple et un profil rigide de fuite, l'axe de pivotement de cet ensemble passant dans le centre de poussée déter miné pour l'incidence du maximum de poussée. 2. Propulseur selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé par deux ensembles d'éléments alignés disposés en cellule biplane. 3. Wind thruster according to claim, characterized in that said wing-wing consists of three elements in aerodynamic alignment, namely a rigid attack profile, a flexible material screen and a rigid escape profile, the axis of pivoting of this assembly passing through the center of thrust determined for the incidence of maximum thrust. 2. Thruster according to claim and sub-claim 1, characterized by two sets of aligned elements arranged in a biplane cell. 3. Propulseur selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que l'écran en matière souple peut coulisser sur des supports de ralingue profilés et par des moyens distincts pour étarquer les supports de ralingue et la matière souple. 4. Propulseur selon la revendication et la sous- revendication 1, caractérisé par le fait que les pro fils rigides sont orientables. Thruster according to claim and sub-claim 1, characterized in that the flexible material screen can slide on profiled rope supports and by separate means for tensioning the rope supports and the flexible material. 4. Thruster according to claim and sub-claim 1, characterized in that the rigid pro son are orientable.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4561374A (en) * 1983-09-23 1985-12-31 Asker Gunnar C F Wind ship propulsion system
US4669409A (en) * 1983-09-23 1987-06-02 Asker Gunnar C F Wind ship propulsion system
DE3738101A1 (en) * 1987-11-10 1989-05-24 Lutz Dechend WING SAIL FOR SAILING VEHICLES

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