La présente invention concerne un bateau circulaire de forme générale symétrique. De tels bateaux sont connus, notamment des bateaux circulaires ayant un puits central dans lequel un moteur hors-bord est monté de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe central. Ces bateaux connus présentent un grand manque de stabilité de route, voire une absence totale de cette stabilité, ce qui provoque une autorotation du bateau lorsqu'on met le moteur en marche ou dans le cas d'un positionnement excentrique du centre de gravité.
Le but de la présente invention est de remédier à ce défaut et de donner une parfaite stabilité de route à un bateau du type mentionné. Afin d'atteindre ce but, le bateau selon l'invention est caractérisé par une dérive ou quille, dont au moins la majeure partie est disposée à l'extérieur du cylindre dont la courbe directrice est le lieu géométrique des positions extrêmes que peut occuper le centre de gravité autour du centre de symétrie de la coque, ces positions extrêmes étant définies par la gîte maximum que peut accuser la coque.
On peut prévoir une seule dérive ou quille disposée sur un diamètre de la coque du bateau, ou deux ou même plusieurs dérives ou quilles disposées symétriquement par rapport à un diamètre.
La partie immergée du bateau, à charge maximum, a de préférence la forme d'une calotte sphérique. On a trouvé que cette forme donne le meilleur compromis entre la stabilité de gîte, la capacité de charge, la résistance hydrodynamique à l'avancement et la résistance aux efforts statiques et dynamiques. Cette forme impose de limiter les positions limites du centre de gravité et par conséquent la gîte maximum que peut accuser la coque, de façon à ce que sa partie immergée soit toujours comprise dans le volume représenté par la calotte sphérique; le coefficient de résistance à l'avancement pour chaque valeur du déplacement est alors invariable, quelle que soit la position du centre de gravité à l'intérieur de l'enveloppe limite fixée.
La figure unique du dessin annexé montre, à titre d'exemple, une forme d'exécution du bateau selon l'invention.
Le bateau représenté comprend une coque 10 avec une partie immergée 11 qui, à charge maximum, a la forme d'une calotte de sphère à grand rayon. La partie supérieure 12 de la coque 10 peut avoir une forme autre que sphérique, conditionnée par le genre d'utilisation du bateau et les types de charges transportées, ainsi que par la hauteur de franc-bord désiré. Dans l'exemple représenté, la partie supérieure 12 de la coque est constituée par un cylindre raccordé à la calotte sphérique par une surface 12a à double courbure.
Des caissons de flottaison 13a et 13b sont réalisés dans les bords supérieurs, en divisant le volume intérieur par des cloisons verticales, délimitant des secteurs symétriques. Ces caissons pourraient aussi être réalisés dans le fond de la coque 13c, au-dessous de la ligne de flottaison 16.
Un puits 14, placé au centre du bateau, est aménagé pour recevoir un groupe moto-propulseur 15. L'énergie nécessaire à la propulsion dépend de la grandeur du bateau et du genre de l'utilisation de celui-ci.
Dans le cas de jouets, par exemple, l'énergie nécessaire à la propulsion peut être fournie par un moteur mécanique ou électrique à pile, actionnant une hélice ou une roue à aube.
Dans le cas d'une utilisation du bateau comme engin de plage, l'énergie nécessaire à la propulsion peut être fournie par la force musculaire.
Dans le cas d'une utilisation comme bateau de plaisance, de pêche, etc., la propulsion peut se faire à l'aide d'un moteur hors-bord traditionnel, à essence ou électrique, ou à l'aide d'un moteur à réaction.
S'il s'agit de moteurs sans inverseur, donc pivotant sur euxmêmes de 3600, ils peuvent être fixés directement au bord supérieur du puits; par contre, s'il s'agit de moteurs plus puissants avec inverseur, ils doivent être montés sur une tourelle rotative ayant un degré de liberté de 3600 par rapport au puits, et portant également le réservoir. Dans ce dernier cas, le dispositif autonome de braquage du moteur doit pouvoir être verrouillé.
Finalement, dans le cas de grosses unités, la propulsion pourra se faire par n'importe quel type de moteur ou de turbine, construit pour l'entraînement d'hélices. Sur de telles unités, nécessitant une puissance installée considérable, seuls l'hélice et son arbre vertical de transmission seront montés dans le puits et susceptibles d'une rotation de 3600, tandis que le groupe motopropulseur sera fixe dans la coque et transmettra sa puissance à l'arbre d'hélice par un dispositif approprié.
Une dérive ou quille 19 est disposée excentriquement sur un diamètre du bateau. Au moins la majeure partie de la dérive 19 doit être à l'extérieur d'un cylindre 17 dont la courbe directrice 18 est le lieu géométrique des positions extrêmes que peut occuper le centre de gravité autour du centre de symétrie de la coque, ces positions extrêmes étant définies par l'inclinaison maximum que peut accuser la coque. Dans l'exemple, elle est entièrement à l'extérieur du cylindre 17. La directrice 18 est un cercle si le bateau est parfaitement symétrique.
On peut prévoir deux dérives ou quilles qui sont disposées en parallèle et symétriquement à un diamètre du bateau, et on pourrait encore ajouter une troisième dérive placée sur ce diamètre.
Le bateau est dirigé par pivotement du moteur 15 autour d'un axe vertical. Après chaque changement de route, la coque pivote alors sur elle-même pour s'orienter de telle façon que l'axe longitudinal de la ou des dérives soit confondu avec la nouvelle route suivie.
A basse vitesse, le changement de direction est presque instantané. Même à vitesses élevées le rayon de la trajectoire lors d'un changement de direction est considérablement plus court que pour un bateau de forme traditionnelle, qui a une grande inertie directionnelle due à sa forme effilée.
D'autre part, si cette disposition du groupe moto-propulseur supprime l'emploi du gouvernail, elle permet également de monter des moteurs sans marche arrière, cette dernière étant remplacée par une rotation de 1800 de l'ensemble du groupe.
Sur de grosses unités, il est possible de prévoir aussi un motopropulseur auxiliaire monté à une certaine distance du centre et dont la poussée s'exercait tangentiellement à la coque, permettant, à l'arrêt ou en marche, une rotation complète du bateau sur lui-même.
Cette possibilité peut être utile pour les abordages ou pour faciliter les opérations de chargement à quai.
La stabilité étant excellente, on peut se permettre d'avoir un centre de gravité situé très haut au-dessus de la ligne de flottaison. Contrairement à ce qui se passe avec un bateau conventionnel, le CG est toujours situé au-dessous du métacentre; si le fait de déplacer vers le haut le CG n'a aucune influence négative sur la sécurité, il provoque par contre des mouvements de balancement et un amortissement plus doux. La forme hémisphérique de la partie immergée 11 de la coque 10 provoque un déplacement d'eau important pour un tirant d'eau faible. Le rapport encombrant du bateau (surface en plan/ charge emportée) est donc favorable.
Si on prend par exemple une coque dont le rayon de la partie immergée 11 est de 300 cm et le diamètre de la coque 300 cm, on obtiendra les valeurs suivantes:
- avec un poids à vide de 200 kg du bateau, un tirant d'eau de 15 cm;
- avec une charge de 300 kg, soit un poids total de 500 kg, un tirant d'eau de 24 cm;
- avec une charge de 1200 kg, soit un poids total de 1400 kg, un tirant d'eau de 40 cm.
La construction de la coque 10 peut être réalisée en polyester stratifié monocoque ou semi-coque, ou en plastique thermoformé, cela pour des unités de petites dimensions, ou en métal. Dans ce dernier cas, la construction peut être également monocoque ou structurée avec revêtement travaillant. Le béton est également utilisable, ainsi que le bois moulé.
Quels que soient le matériau et le principe de construction employés, soit monocoque ou semi-coque, la fabrication des moules et gabarits pour former la coque 10 est simple de par la symétrie de la coque. Le prix de revient est de ce fait abaissé par l'emploi d'un gabarit unique, cela par rapport au prix de revient des coques traditionnelles.
La forme hémisphérique de la coque 10 est celle qui assure la meilleure répartition des charges et des efforts. Elle permet donc un gain de poids et une économie importante, à solidité et à volume de charge égaux, comparativement aux bateaux traditionnels. Dans le cas d'une construction semi-coque, la structure est aussi simplifiée et légère.
The present invention relates to a circular boat of generally symmetrical shape. Such boats are known, in particular circular boats having a central well in which an outboard motor is mounted so as to be able to pivot about a central axis. These known boats have a great lack of road stability, or even a total absence of this stability, which causes the boat to self-rotate when the engine is started or in the case of an eccentric positioning of the center of gravity.
The aim of the present invention is to remedy this defect and to give perfect road stability to a boat of the type mentioned. In order to achieve this goal, the boat according to the invention is characterized by a centerboard or keel, at least the major part of which is disposed outside the cylinder, the directing curve of which is the geometrical locus of the extreme positions which the center of gravity around the center of symmetry of the hull, these extreme positions being defined by the maximum list that the hull can exhibit.
One can provide a single centerboard or keel disposed on a diameter of the hull of the boat, or two or even more daggerboards or keels arranged symmetrically with respect to a diameter.
The submerged part of the boat, at maximum load, preferably has the shape of a spherical cap. It has been found that this shape gives the best compromise between the stability of the list, the load capacity, the hydrodynamic resistance to advancement and the resistance to static and dynamic forces. This shape makes it necessary to limit the limit positions of the center of gravity and consequently the maximum list that the hull can show, so that its submerged part is always included in the volume represented by the spherical cap; the coefficient of resistance to advancement for each value of the displacement is then invariable, whatever the position of the center of gravity inside the fixed limit envelope.
The single figure of the appended drawing shows, by way of example, an embodiment of the boat according to the invention.
The boat shown comprises a hull 10 with a submerged part 11 which, at maximum load, has the shape of a large radius sphere cap. The upper part 12 of the hull 10 may have a shape other than spherical, depending on the type of use of the boat and the types of loads carried, as well as on the desired freeboard height. In the example shown, the upper part 12 of the shell is formed by a cylinder connected to the spherical cap by a surface 12a with double curvature.
Flotation boxes 13a and 13b are made in the upper edges, dividing the interior volume by vertical partitions, delimiting symmetrical sectors. These caissons could also be made in the bottom of the hull 13c, below the waterline 16.
A well 14, placed in the center of the boat, is fitted out to receive a power unit 15. The energy required for propulsion depends on the size of the boat and the type of use thereof.
In the case of toys, for example, the energy required for propulsion can be supplied by a mechanical or electric motor with battery, operating a propeller or a paddle wheel.
In the case of the use of the boat as a beach machine, the energy necessary for propulsion can be supplied by the muscular force.
In the case of use as a pleasure boat, fishing, etc., propulsion can be done using a traditional outboard motor, gasoline or electric, or using a motor reaction.
In the case of motors without inverter, and therefore pivoting on themselves 3600, they can be fixed directly to the upper edge of the well; on the other hand, in the case of more powerful engines with inverter, they must be mounted on a rotating turret having a degree of freedom of 3600 with respect to the well, and also carrying the tank. In the latter case, the autonomous engine steering device must be able to be locked.
Finally, in the case of large units, the propulsion can be done by any type of engine or turbine, built to drive propellers. On such units, requiring considerable installed power, only the propeller and its vertical transmission shaft will be mounted in the shaft and capable of 3600 rotation, while the powertrain will be fixed in the hull and will transmit its power to the propeller shaft by an appropriate device.
A centreboard or keel 19 is disposed eccentrically over a diameter of the boat. At least the major part of the centreboard 19 must be outside a cylinder 17 whose directing curve 18 is the geometrical locus of the extreme positions that the center of gravity can occupy around the center of symmetry of the hull, these positions extremes being defined by the maximum inclination that the hull can show. In the example, it is entirely outside the cylinder 17. The directrix 18 is a circle if the boat is perfectly symmetrical.
We can provide two daggerboards or keels which are arranged in parallel and symmetrically to a diameter of the boat, and we could also add a third daggerboard placed on this diameter.
The boat is steered by pivoting of the motor 15 about a vertical axis. After each change of route, the hull then pivots on itself to orient itself in such a way that the longitudinal axis of the fin (s) coincides with the new route followed.
At low speed, the change of direction is almost instantaneous. Even at high speeds the path radius when changing direction is considerably shorter than for a traditionally shaped boat, which has great directional inertia due to its tapered shape.
On the other hand, if this arrangement of the power train eliminates the use of the rudder, it also makes it possible to mount motors without reverse gear, the latter being replaced by a rotation of 1800 of the whole group.
On large units, it is also possible to provide an auxiliary power unit mounted at a certain distance from the center and whose thrust was exerted tangentially to the hull, allowing, when stationary or running, a complete rotation of the boat on it. -even.
This possibility can be useful for collisions or to facilitate loading operations at the dock.
The stability is excellent, we can afford to have a center of gravity located very high above the waterline. Unlike what happens with a conventional boat, the CG is always located below the metacentre; while moving the CG upwards has no negative influence on safety, it does, on the other hand, cause swaying movements and softer damping. The hemispherical shape of the submerged part 11 of the hull 10 causes a significant water displacement for a shallow draft. The bulky ratio of the boat (surface area / load carried) is therefore favorable.
If we take for example a hull whose radius of the submerged part 11 is 300 cm and the diameter of the hull 300 cm, we will obtain the following values:
- with an unladen weight of 200 kg of the boat, a draft of 15 cm;
- with a load of 300 kg, ie a total weight of 500 kg, a draft of 24 cm;
- with a load of 1200 kg, i.e. a total weight of 1400 kg, a draft of 40 cm.
The construction of the shell 10 can be made of laminated polyester monocoque or semi-shell, or thermoformed plastic, this for small units, or metal. In the latter case, the construction can also be monocoque or structured with working coating. Concrete is also usable, as well as molded wood.
Whatever the material and the construction principle used, either monohull or semi-hull, the manufacture of the molds and templates to form the hull 10 is simple due to the symmetry of the hull. The cost price is therefore lowered by the use of a single jig, compared to the cost price of traditional hulls.
The hemispherical shape of the shell 10 is that which ensures the best distribution of loads and forces. It therefore allows weight gain and significant savings, at equal strength and load volume, compared to traditional boats. In the case of a semi-hull construction, the structure is also simplified and light.