Voile de bateau et procédé pour sa fabrication L'effet propulsif fourni par une voile est produit, pour une certaine partie, par la pression créée sur la face soumise au vent dite intrados et, pour la majeure partie, par la dépression qui se produit sur la face opposée de la voile dite extrados .
Pour des voiles classiques d'une certaine surface, ou, encore plus, pour des voiles très creuses telles que les spinnakers ou focs ballons, on ne tire qu'un très mauvais parti de cet effet de pression-dépression car il apparaît sur l'intrados et encore plus sur l'extrados des zones de décollement des filets d'air, des zones tourbillonnaires, des zones moites, etc..., toutes perturbations qui nuisent à l'efficacité d'une partie appréciable de la surface de la voile déployée. Par ailleurs, lorsque plusieurs voiles sont utilisées en même temps, il se produit des interactions entre elles; certaines des voiles peuvent être partiellement ou totalement déventées , ce qui diminue ou supprime leur effort propulsif et peut même produire un effet de freinage sur la marche du bateau.
Une circulation dirigée de l'air sur et entre les deux faces, d'une voile, améliore le rendement aéro dynamique du profil constitué par la voile et a pour effet également de diriger la force résultante produite par l'action du vent sur la ou les voiles dans une direction différente de celle de la force résultante recueillie sur des voiles classiques.
L'invention a pour objet une voile de bateau caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une fente dont au moins l'une des lèvres ainsi que la sur face de toile adjacente à ladite lèvre forme une tuyère pour veine d'air dirigée en écoulement rapide débou chant du côté de ladite voile qui n'est pas exposé au vent.
L'invention a également pour objet un procédé de confection d'une telle voile caractérisé en ce qu'on rapproche bord à bord des panneaux élémentaires, que l'on assemble par piqûres sur des rubans d'assem blage et en ce qu'on laisse libre les bords en vis-à-vis d'au moins deux panneaux contigus pour former au moins une tuyère.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution de la voile qui fait l'objet de l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement une voile du type spinnaker.
La fig. 2 représente une voile du type trinquette et La fig. 3 représente une grande voile ainsi qu'une flèche borné comportant des panneaux en forme de tuyères.
La fig. 4 est une vue en coupe montrant l'écoulé- ment général des filets d'air sur les voiles des fig. 1, 2 et 3.
La fig. 5 est une vue de côté d'un bateau équipé des voiles des fig. 1, 2 et 3.
La fig. 6 montre l'écoulement des filets d'air dans une voilure à tuyères ainsi que, pour comparaison dans un dispositif hypersustentateur pour aile d'avion.
La fig. 7 représente un autre mode de réalisation d'un spinnaker.
La fig. 8 représente une voile à tuyères formée par assemblage de panneaux cousus sur des rubans. La fig. 9 est une vue en coupe de l'assemblage de la voile de la fig. 8, suivant la ligne IX-IX.
Les fig. 10 et 11 sont respectivement des vues du même assemblage selon les lignes X-X et XI-XI de la fig. 8.
La fig. 12 représente un gabarit de coupe d'un panneau de voile à tuyère.
La voile du type spinnaker 1 représentée sur la fig. 1 est constituée par plusieurs panneaux réunis entre eux par l'intermédiaire de rubans d'assemblage 5, certains de ces panneaux, repérés 4, comportant un bord libre qui, sous l'effet du vent, peut prendre une forme arrondie pour constituer le bord de fuite d'une tuyère. L'air frappant l'intrados de la voile s'échappe par les fentes 4b formées entre les bords libres des panneaux et la surface adjacente de l'extrados de la voile suivant la direction indiquée par les flèches 6.
La voile comprend, ainsi qu'il est usuel, des ralin gues ou rubans de renfort latéraux 5a et inférieurs 5b ainsi que des drisses et écoutes 7 permettant de hisser la voile et de la manoeuvrer.
La fig. 6 représente, dans un plan sensiblement vertical, la circulation des filets d'air sur la voile, dans la rangée supérieure des tuyères représentées sur la fig. 1. L'air s'échappe à grande vitesse par les orifices 4b et est dirigé tangentiellement à la surface de la voile sur l'extrados de celle-ci, de la même façon que l'air est dirigé le long d'un volet hypersustentateur 14 situé en arrière d'une aile d'avion 13.
Cet effet de tuyère illustré par la fig. 6 a non seulement pour résultat d'éviter les décollements d'air ou zones tourbillonnaires sur l'extrados de la voile, ce qui améliore considérablement le rendement de celle-ci et en augmente donc l'effet propulsif, mais encore par l'action de l'air incident sur la partie convergente des tuyères, de provoquer un effet de poussée susten- tatrice, effet qui peut être complété, dans une certaine mesure, par la réaction des filets d'air dirigés vers le bas qui glissent le long de l'extrados.
Le spinnaker fournit alors une force résultante 12 (fig. 5) présentant une composante appréciable vers le haut susceptible de faire déjauger et même hydroplaner le bateau<B>Il.</B>
Sur la voile de la fig. 1 les tuyères sont orientées pour la majorité vers le bas, de façon à fournir l'effet sustentateur maximum. Certaines des tuyères sont dirigées dans des directions différentes de façon à créer la circulation d'air la plus favorable sur l'extrados de la voile. C'est ainsi que trois tuyères sont disposées latéralement et soufflent vers l'avant, ainsi que le montre la fig. 4. L'orientation la meilleure de la voile par rapport à la direction 6 du vent est réalisée au moyen d'un palonnier 9, orientable autour d'un axe 10, aux extrémités 8 duquel sont amarrées les écoutes du spinnaker.
Une portion de la surface de la voile est formée de panneaux sans tuyère, à la façon classique, comme la bande inférieure 16 de la voile de la fig. 1.
Les panneaux en forme de tuyères sont représentés en détail sur les fig. 8 et 12. Ils sont constitués par une surface trapézoïdale cousue aux surfaces voisines de la voile sur trois côtés et laissée libre du côté de la base du trapèze qui constitue le bord de fuite. Sous l'effet du vent, la tuyère se gonfle suivant la surface arrondie 15 et laisse échapper l'air par l'orifice en forme de secteur 4b. Ce mode d'assemblage particulier de ces panneaux en forme de tuyères permet aux tuyères de passer indifféremment sur une face ou sur l'autre de la voile suivant la direction du vent.
En variante, la forme des panneaux formant tuyères peut être différente du trapèze représenté sur la fig. 12, on peut par exemple utiliser des panneaux triangu- laires qui prennent alors une forme conique sous l'effet du vent.
Un intérêt particulier d'un tel spinnaker à tuyère réside dans l'effet sustentateur qui peut être obtenu. D'autre part, les voiles de ce type étant pratiquement toujours utilisées à des allures portantes, elles travail lent toujours dans le même sens. C'est toujours la même face de la voile qui joue le rôle d'intrados, ce qui permet d'envisager des agencements particuliers de tuyères.
Le rendement aérodynamique des voiles telles que celles représentées sur les fig. 2 et 3, est amélioré par les tuyères. Les voiles représentées sur ces figures sont équipées de tuyères doubles 4a, c'est-à-dire dont les orifices 4b se font face, directement. En variante, ces tuyères opposées pourraient également être sépa rées par une surface de toile sans tuyères. La fig. 4 montre que ces tuyères conjuguées formées par les parois 4c et 4d, provoquent un courant d'air, de l'intrados vers l'extrados, dirigé sensiblement perpen diculairement à la surface moyenne de la voile et qui produit un phénomène de trompe sur l'air qui se trouve à l'extrados.
La circulation intense et dirigée provoquée sur l'extrados par ces courants d'air, permet d'utiliser des voiles ayant un grand recouvrement; c'est ainsi que le foc II-II représenté sur la fig. 4 pourrait avoir une surface beaucoup plus grande sans risquer d'être déventé par la grande voile 111-11I du fait qu'il serait alimenté par l'air à grande vitesse s'échappant des tuyères 4a de la grande voile. Une disposition avanta geuse peut consister également à disposer, sur des voiles telles que focs ou grand-voiles, une rangée de tuyères parallèles à la chute de ces voiles, c'est-à-dire parallèle au bord de fuite de la voile, et au voisinage de ce bord de fuite.
L'ensemble de ces tuyères, souf flant vers l'arrière, équivaut à un volet hypersusten- tateur d'aile d'avion s'étendant sensiblement sur toute l'envergure de l'aile. Les filets d'air sont ainsi guidés sur les deux faces de la voile et, par ailleurs, l'air s'échappant des tuyères de foc peut venir alimen ter à grande vitesse la grand-voile qui se trouve au voisinage.
On peut disposer sur une partie d'une voile des tuyères simples et sur une autre partie de la même voile des tuyères doubles, ce qui permet d'utiliser certaines voiles à des allures et sous certaines incidences d'atta que où elles ne pourraient travailler convenablement, si elles étaient de fabrication classique.
La fig. 7 représente un autre spinnaker dont la majeure partie de la surface est constituée par des tuyères toutes dirigées vers le bas de façon à tirer de cette voile le plus grand effet sustentateur possible.
Les fig. 8 à 12 représentent en détail l'assemblage d'une voile en tissu susceptible d'être soumise à un vent vrai ou relatif. Plusieurs panneaux trapézoïdaux 15 sont assujettis les uns aux autres par trois de leurs côtés au moyen de rubans d'assemblage 5. Les bor dures libres des panneaux trapézoïdaux constituant le bord de fuite des tuyères sont renforcées par des rubans 5c tandis que le bord d'attaque desdites tuyères est renforcé par des rubans 5d.
Pour faire le raccor dement des quatre panneaux adjacents à l'emplace ment X-X, de la fig. 8, on rapproche les bords repliés en ourlets de largeur 18 des panneaux 15-15 (fig. 10), on les recouvre par les rubans de renforcement 5c et 5d de largeur correspondante, puis par le ruban d'assemblage 5, et on dispose sur la face opposée un ruban intérieur de renfort d'assemblage 19.
Ces diverses parties sont réunies au moyen de coutures piquées dites piqûres deux aiguilles<I>17a, b, c, on</I> peut utiliser avantageusement comme pièce de renfor cement des rubans en matière textile artificielle, tels que des rubans tissés en superpolyamide vendue sous la dénomination commerciale de Nylon , de tels rubans pouvant présenter une résistance de 150 kg pour une largeur de 15 mm et de 400 kg pour une lar geur de 30 mm. Les fig. 9 et 11 représentent un mode d'assemblage similaire entre panneaux voisins de la voile (par exemple les panneaux inférieurs 16 du spinnaker de la fig. 7) permettant la fixation de boucles de montage 20-20a pour des écoutes 7.
Les deux parties 20 et 20a de la boucle de montage peuvent être fixées par double piqûre l7a, <I>d,</I> e entre le ruban d'assemblage 5 et le ruban de renforcement inférieur de la voile 5b, l'assemblage étant complété par une piqûre zigzag 17f.
Ce mode de confection permet de réunir deux pièces de tissu voisines sans qu'il soit nécessaire d'imbriquer des ourlets (agrafages) faits dans leurs bordures, mais seulement par rapprochement de deux ourlets bord à bord et jonction au moyen de rubans d'assemblage de largeur et de solidité suffisantes.
Boat sail and method for its manufacture The propulsive effect provided by a sail is produced, in part, by the pressure created on the face subjected to the wind called the intrados and, for the most part, by the depression which occurs on the opposite face of the so-called extrados sail.
For conventional sails of a certain surface, or, even more, for very hollow sails such as spinnakers or balloon jibs, only very bad use is made of this pressure-depression effect because it appears on the intrados and even more on the extrados of areas of separation of air streams, swirling areas, moist areas, etc ..., all disturbances that affect the efficiency of a significant part of the surface of the sail deployed. Moreover, when several sails are used at the same time, interactions occur between them; some of the sails can be partially or totally unvented, which reduces or eliminates their propulsive force and can even produce a braking effect on the course of the boat.
A directed circulation of air on and between the two faces of a sail improves the aero dynamic performance of the profile formed by the sail and also has the effect of directing the resulting force produced by the action of the wind on the or the sails in a different direction from that of the resulting force gathered on conventional sails.
The subject of the invention is a boat sail characterized in that it comprises at least one slot, at least one of the lips of which, as well as the canvas surface adjacent to said lip, forms a nozzle for an air stream directed in rapid flow opening on the side of said sail which is not exposed to the wind.
The subject of the invention is also a method for making such a sail, characterized in that elementary panels are brought together edge to edge, which are assembled by stitching on assembly tapes and in that leaves free the vis-à-vis edges of at least two contiguous panels to form at least one nozzle.
The appended drawing shows by way of example several embodiments of the sail which is the subject of the invention.
Fig. 1 schematically represents a sail of the spinnaker type.
Fig. 2 shows a sail of the staysail type and FIG. 3 represents a large sail and a bounded arrow comprising panels in the form of nozzles.
Fig. 4 is a sectional view showing the general flow of the air streams on the sails of FIGS. 1, 2 and 3.
Fig. 5 is a side view of a boat fitted with the sails of FIGS. 1, 2 and 3.
Fig. 6 shows the flow of the air streams in a nozzle wing as well as, for comparison in a high lift device for an airplane wing.
Fig. 7 shows another embodiment of a spinnaker.
Fig. 8 shows a nozzle sail formed by assembling panels sewn onto tapes. Fig. 9 is a sectional view of the sail assembly of FIG. 8, following line IX-IX.
Figs. 10 and 11 are respectively views of the same assembly along the lines X-X and XI-XI of FIG. 8.
Fig. 12 shows a cutting template for a nozzle sail panel.
The sail of the spinnaker type 1 shown in FIG. 1 consists of several panels joined together by means of assembly tapes 5, some of these panels, marked 4, comprising a free edge which, under the effect of the wind, can take a rounded shape to constitute the edge leakage from a nozzle. The air striking the lower surface of the sail escapes through the slits 4b formed between the free edges of the panels and the adjacent surface of the upper surface of the sail in the direction indicated by arrows 6.
The sail comprises, as is usual, lateral 5a and lower 5b reinforcing ribbons or tapes as well as halyards and sheets 7 for hoisting the sail and maneuvering it.
Fig. 6 shows, in a substantially vertical plane, the circulation of the air streams on the sail, in the upper row of nozzles shown in FIG. 1. The air escapes at high speed through the orifices 4b and is directed tangentially to the surface of the sail on the upper surface thereof, in the same way as the air is directed along a flap. high lift 14 located behind an airplane wing 13.
This nozzle effect illustrated by FIG. 6 has the result not only of avoiding air separations or vortex zones on the upper surface of the sail, which considerably improves the efficiency of the latter and therefore increases the propulsive effect, but also by the action of the air incident on the converging part of the nozzles, to cause a lift thrust effect, an effect which can be supplemented, to a certain extent, by the reaction of the air streams directed downwards which slide along the the extrados.
The spinnaker then provides a resultant force 12 (fig. 5) exhibiting an appreciable upward component capable of making the boat plane and even hydroplaner <B> II. </B>
On the sail of fig. 1 most of the nozzles are oriented downwards, so as to provide the maximum lift effect. Some of the nozzles are directed in different directions so as to create the most favorable air circulation on the upper surface of the sail. Thus, three nozzles are arranged laterally and blow forward, as shown in fig. 4. The best orientation of the sail with respect to the direction 6 of the wind is achieved by means of a rudder 9, orientable around an axis 10, at the ends 8 of which are moored the sheets of the spinnaker.
A portion of the surface of the sail is formed of panels without a nozzle, in the conventional way, such as the lower strip 16 of the sail of FIG. 1.
The nozzle-shaped panels are shown in detail in Figs. 8 and 12. They consist of a trapezoidal surface sewn to the neighboring surfaces of the sail on three sides and left free on the side of the base of the trapezoid which constitutes the trailing edge. Under the effect of the wind, the nozzle inflates along the rounded surface 15 and lets the air escape through the sector-shaped orifice 4b. This particular method of assembling these panels in the form of nozzles allows the nozzles to pass either side of the sail or the other depending on the direction of the wind.
Alternatively, the shape of the panels forming nozzles may be different from the trapezoid shown in FIG. 12, it is possible for example to use triangular panels which then take a conical shape under the effect of the wind.
A particular advantage of such a nozzle spinnaker lies in the lift effect which can be obtained. On the other hand, sails of this type being practically always used at load-bearing speeds, they always work slowly in the same direction. It is always the same face of the sail which plays the role of the intrados, which makes it possible to envisage particular arrangements of nozzles.
The aerodynamic efficiency of sails such as those shown in FIGS. 2 and 3, is improved by the nozzles. The sails shown in these figures are equipped with double nozzles 4a, that is to say the orifices 4b of which face each other directly. Alternatively, these opposing nozzles could also be separated by a web surface without nozzles. Fig. 4 shows that these conjugate nozzles formed by the walls 4c and 4d cause a current of air, from the lower surface to the upper surface, directed substantially perpendicularly to the mean surface of the sail and which produces a horn phenomenon on the air which is on the upper surface.
The intense and directed circulation caused on the upper surface by these air currents, allows the use of sails having a large overlap; thus the jib II-II shown in FIG. 4 could have a much larger surface area without risking being winded by the mainsail 111-11I because it would be supplied by the high speed air escaping from the nozzles 4a of the mainsail. An advantageous arrangement may also consist in placing, on sails such as jibs or mainsails, a row of nozzles parallel to the drop of these sails, that is to say parallel to the trailing edge of the sail, and in the vicinity of this trailing edge.
The assembly of these nozzles, blowing backwards, is equivalent to an airplane wing high-lift flap extending substantially over the entire span of the wing. The air streams are thus guided on both sides of the sail and, moreover, the air escaping from the jib nozzles can come to feed at high speed the mainsail which is in the vicinity.
One can have on part of a sail single nozzles and on another part of the same sail double nozzles, which allows certain sails to be used at speeds and under certain attack incidences where they could not work. suitably, if they were of conventional manufacture.
Fig. 7 shows another spinnaker, the major part of the surface of which is made up of nozzles all directed downwards so as to draw from this sail the greatest possible lift effect.
Figs. 8 to 12 show in detail the assembly of a fabric sail capable of being subjected to a true or relative wind. Several trapezoidal panels 15 are secured to each other by three of their sides by means of assembly tapes 5. The free edges of the trapezoidal panels constituting the trailing edge of the nozzles are reinforced by tapes 5c while the edge of attack of said nozzles is reinforced by ribbons 5d.
To connect the four panels adjacent to the X-X location, from fig. 8, we bring the edges folded into hems of width 18 of the panels 15-15 (fig. 10), they are covered by the reinforcing tapes 5c and 5d of corresponding width, then by the assembly tape 5, and we have on the opposite face an internal assembly reinforcing tape 19.
These various parts are brought together by means of stitched seams called two-needle stitching <I> 17a, b, c, one </I> can advantageously be used as a reinforcing part of ribbons of artificial textile material, such as woven ribbons of superpolyamide sold under the trade name Nylon, such tapes possibly having a resistance of 150 kg for a width of 15 mm and of 400 kg for a width of 30 mm. Figs. 9 and 11 show a similar method of assembly between panels adjacent to the sail (for example the lower panels 16 of the spinnaker of fig. 7) allowing the attachment of mounting loops 20-20a for sheets 7.
The two parts 20 and 20a of the mounting loop can be fixed by double stitching 17a, <I> d, </I> e between the assembly tape 5 and the lower reinforcement tape of the sail 5b, the assembly being completed by a zigzag stitching 17f.
This method of making makes it possible to bring together two neighboring pieces of fabric without it being necessary to interlock hems (staples) made in their borders, but only by bringing two hems together edge to edge and joining by means of assembly tapes. of sufficient width and strength.