EP0119228B1 - Dispositif d'hydroptere stabilise par empennage et vehicule nautique muni de ce dispositif - Google Patents

Dispositif d'hydroptere stabilise par empennage et vehicule nautique muni de ce dispositif Download PDF

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EP0119228B1
EP0119228B1 EP83902890A EP83902890A EP0119228B1 EP 0119228 B1 EP0119228 B1 EP 0119228B1 EP 83902890 A EP83902890 A EP 83902890A EP 83902890 A EP83902890 A EP 83902890A EP 0119228 B1 EP0119228 B1 EP 0119228B1
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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/24—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type
    • B63B1/28—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils
    • B63B1/285—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydrofoil type with movable hydrofoils changing the angle of attack or the lift of the foil

Definitions

  • the present invention relates to a hydrofoil device (also called hydrofoil) with empennags, intended for use on ess fast nautical vehicles. It also extends to nautical vehicles minuis of this device.
  • hydrofoils is a technique increasingly used on fast boats, motor or sail, to improve their performance beyond a certain speed, by replacing the lift of hydrostatic origin by the hydrodynamic lift. a system of submerged wings.
  • the first type has the advantage of being able to lead to configurations where the marine vehicle is naturally stable relative to the surface of the water. On the other hand, it has the disadvantage of having a stronger drag than the second type.
  • the second type on the other hand does not have natural stability and must be piloted permanently. Boats using this type of hydrofoil are currently stabilized by an automatic pilot system acting on control surfaces by means of hydraulic cylinders. This leads to an expensive, cumbersome and complicated system.
  • the present invention relates to a hydrofoil system similar to the second type, but arranged to have natural stability and bare automatic regulation of the depth of immersion without the intervention of a piloting system.
  • the main bearing surface which is completely submerged in operation, at a certain height below the surface, is combined with an empennage or auxiliary bearing surface, which is raised relative to the bearing surface. main, so as to emerge when the system is raised and while the main surface is still completely submerged.
  • the decrease in the lift exerted on the empennage then causes a decrease in the incidence of the main surface and a correlative decrease in its lift, so that the system tends to immerse itself more.
  • the empemage is in front of the main bearing surface in the direction of advance of the boat.
  • Figure 1 is a side view, in elevation, of a device according to the invention.
  • Figure 2 is a horizontal projection view.
  • Figure 3 shows an alternative embodiment.
  • Figure 4 is a perspective view of an assembly comprising two empennages associated with the same main surface.
  • Figure 5 shows an embodiment of the joint of the main bearing surface, fuselage and tail assembly.
  • FIG. 6 is a perspective of a boat comprising three devices according to FIG. 1.
  • FIG. 1 comprises a main bearing surface 3 which will be called hereinafter "main plane", it being understood that said surface may have a shape different from that of a plane and be for example a biplane, a front horizontal stabilizer 4 and a fuselage 5 connecting the two load-bearing elements.
  • main plane which will be called hereinafter "main plane"
  • front horizontal stabilizer 4 and a fuselage 5 connecting the two load-bearing elements.
  • the empennage is located at a certain height 6 above the main plane 3.
  • the assembly is articulated by the hinge pin 2 on a profiled strut 1 which supports a nautical craft, boat for example.
  • the operation is similar to that of the basic invention, the condition of stability being obtained on the other hand on the condition that the articulation axis 2 is in front of the hydrodynamic focus of the mobile assembly devoid of its tail.
  • the angular setting of the latter relative to the fuselage 5 is such that the proper lift of the empennage is directed downwards, while it is directed towards
  • the articulation axis of the mobile assembly can be carried by several struts, the mobile assembly can have one or more main bearing planes, and one or more tail units carried by one or more fuselages.
  • FIG. 4 shows an example in which the main plane 3 is linked to two fuselages 5 each comprising a tailplane 4 and articulated respectively in 2 on struts 1 supporting the boat.
  • the articulation axes 2 are aligned.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of such a connection between the strut 1 and the fuselage 5 of the mobile assembly.
  • the articulation axis 2 is equipped with travel stops 10 and a hydraulic shock absorber 11.
  • the invention in its different forms is applicable to all fast sea vehicles, sailing or motor (including speedboats, multihull sailboats, sailboards).
  • FIG. 6 shows an example of application on a speedboat using three carrier assemblies a, b, c, produced according to FIG. 1.
  • These assemblies can be lifted or folded for maneuvering at low speeds. They can also play the role of rudder or rudder, and be integrated with the propellant device: for example propeller carried by the rear assembly c which also acts as rudder, its strut 1 then being movable in rotation around a vertical axis.

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Abstract

Dispositif d'hydroptère supporté par une jambe de force (1) et constitué par un ensemble mobile articulé selon un axe (2) et composé d'un plan porteur principal (3) et d'un empennage (4) reliés par un fuselage (5), cet empennage étant décalé dans le plan vertical par rapport au plan porteur principal. Cet empennage procure une stabilité naturelle à l'ensemble et permet en particulier de stabiliser le plan porteur principal à une profondeur d'immersion déterminée par le décalage (6). Ce type d'hydroptère est applicable à tous les véhicules nautiques rapides.

Description

  • La présente invention concerne un dispositif d'hydroptère (dénommé aussi hydrofoil) à empennags, destiné à être utilisé sur ess véhicules nautiques rapides. Elle s'étend aussi aux véhicules nautiques mnuis de ce dispositif. L'usags d'hydroptères est une techniqes de plus en plus utilisée sur les bateaux rapides, à moteur ou à voile, pour améliorer leurs performances au-delà d'une certaine vitesse, en remplaçant la portance d'origine hydrostatique par la portance hydrodynamique d'un système d'ailes immergées.
  • Deux types principaux sont actuellement utilisés:
    • - Les hydroptères dans lesquels les surfaces portantes principales, généralement inclinées par rapport à la surface de l'eau ne sont qu'en partie immergées et traversent la surface,
    • - Les hydroptères dans lesquels les surfaces portantes sont complètement immergées en fonctionnement normal.
  • Le premier type a l'avantage de pouvoir conduire à des configurations où le vehicule marin est naturellement stable par rapport à la surface de l'eau. Par contre, il a l'inconvénient d'avoir une trainée plus forte que le deuxième type.
  • Le deuxieme type par contre n'a pas de stabilité naturelle et doit être piloté en permanence. Des bateaux utilisant ce type d'hydroptère sont actuellement stabilisés par un système de pilote automatique agissant sur des gouvernes par l'intermédiaire de vérins hydrauliques. Ce qui conduit à un système cher, lourd et compliqué.
  • La présente invention porte sur nu système d'hydroptère s'apparentant au deuxième type, mais agencé pour présenter une stabilité naturelle et nue régulation automatique de la profondeur d'immersion sans l'intervention d'un système de pilotage.
  • Selon une caractéristique de l'invention, la surface portante principale, qui est complètement immergée en fonctionnement, à une certaine hauteur au-dessous de la surface, est combinée avec nu empenage ou surface portante auxiliaire, qui est sureleve par rapport à la surface portante principale, de manière à venir en emersion quand le système se souleve et alors que la surface principale est encore completement immergée. La diminution de la portance exercée sur l'empennage entraîne alors une diminution de l'incidence de la surface principa le et une diminution correlative de sa portance, de sorte que le système tend à s'immerger davantage.
  • Inversement, si le syteme tend à s'enfoncer, la portance sur l'empennage augmente, ce qui entraîe l'augmentation de l'incidence de la surface principale et, correlativement, une remontée du système, de sorte qu'il y a finalement une stabilisation.
  • De preference l'empemage est en avant de la surface portante principale dans le sens d'avancement du bateau.
  • Il est dejà connu par le brevet néerlandais NL-C-34.042 d'associer une surface portante auxiliaire à inclinaison commandée et une surface portante principale, mais dans la disposition connue, contrairement à l'invention, la surface auxiliaire est à un niveau inferieur à celui de la surface portante principale, de sorte que l'effet de stabilisation automatique procure par l'invention ne peut être obtenu.
  • Le dessin annexé donné à titre d'exemple représente des modes de realisation de l'invention.
  • La figure 1 est une vue de profil, en élévation, d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 en est une vue en projection horizontale. La figure 3 montre une variante de realisation. La figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble comportant deux empennages associes à une même surface principale. La figure 5 montre une realisation de l'articulation de l'ensemble surface portante principale, fuselage et empennage. La figure 6 est une perspective d'un bateau comportant trois dispositifs selon la figure 1.
  • Le mode de realisation represente sur la figure 1 comporte une surface portante principale 3 que l'on appellera ci-après "plan principal" étant entendu que ladite surface peut avoir une forme différente de celle d'un plan et être par exemple un biplan, un empenage horizontal avant 4 et un fuselage 5 reliant les deux elements porteurs.
  • L'empennage est situe à une certaine hauteur 6 au-dessus du plan principal 3. L'ensemble est articule par l'axe d'articulation 2 sur une jambe de force profilée 1 qui supporte un engin nautique, bateau par exemple.
  • Le fonctionement du dispositif est le suivant:
    • En immersion profonde en dessous de la surface de l'eau 9 et en avançant dans le sens de la fleche 8, l'ensemble 3-4-5 se placé par pivotement autour de l'axe 2, de manière que le plan principal 3 prenne une certaine incidence 7 qui est stable, à la condition que l'axe d'articulation 2 ait été placé en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble 3-4-5. Cet angle d'incidence 7 est fonction du braquage de l'empennage avant qui peut soit avoir été prédéterminé, soit être régie en cours de navigation (par exemple par l'intermédiaire d'une commande à câble sous gaine souple). Lorsque le bateau accelère et que la portance devient suffisante pour le soulever, l'ensemble mobile se rapproche de la surface. L'empenage avant, du fait du décalage en hauteur 6 par rapport au plan porteur principal, se rapproche de la surface en premier. Sa portance decroit alors par effet de surface alors que la portance du plan principal 3 reste inchangée, ce qui entraine une reduction de l'incidence d'equilibre 7 et par suite une reduction de la portance de l'ensemble mobile. L'ensemble hydroptère se stabilise alors à une profondeur d'immersion telle que l'empennage soit proche de la surface de l'eau, et le plan porteur principal à une profondeur fonction du decalage 6, assurant ainsi un bon rendement.
  • Dans la variante de l'invention representée par la figure 3, on retrouve les mêmes elements:
    • jambe de force 1, axe d'articulation 2, plan porteur principal 3, empennage 4, fuselage 5. La seule difference est que l'empennage est placé en arrière du plan principal par rapport au sens d'avancement 8. L'empenage est encore decalé en hauteur (decalage 6) par rapport au plan porteur principal.
  • Le fonctionnement est semblable à celui de l'invention de base, la condition de stabilite étant par contre obtenue à la condition que l'axe d'articulation 2 soit en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble mobile depourvu de son empennage. Le calage angulaire de celui- ci par rapport au fuselage 5 est tel que la portance propre de l'empennage soit dirige vers le bas, alors qu'elle est dirigée vers
  • le haut dans le cas de la figure 1.
  • D'autres variantes de l'invention de base peuvent être réalisées tout en conservant le même principe de fonc tionnement par action stabilisatrice d'empennages et régulation de la profondeur d'immersion par effet de surface sur les empennages.
  • Par exemple, l'axe d'articulation de l'ensemble mobile peut être porté par plusieurs jambes de force, l'ensemble mobile peut avoir un ou plusieurs plans porteurs principaux, et un ou plusieurs empennages portes par un ou plusieurs fuselages.
  • La figure 4 montre un exemple dans lequel le plan principal 3 est lié à deux fuselages 5 comportant chacun un empenage 4 et articules respectivement en 2 sur des jambes de force 1 soutenant le bateau. Les axes d'articulation 2 sont alignés.
  • De cette figure 4 on peut d'ailleurs deduire une autre realisation dans laquelle le plan principal 3, solidaire des fuselages 5 portant les empennages 4, serait articule sur une jambe de force unique placée entre les fuselages 5.
  • Pour assurer un fonctionnement correct de l'invention, il peut être necessaire de limiter par des butées mecaniques le debattement de l'ensemble mobile par rapport à la jambe de force associée.
  • De même, il pourra être utile d'amortir les mouvements de l'ensemble mobile par l'usage d'amortisseurs de debattement.
  • La figure 5 montre un exemple de realisation d'une telle liaison entre la jambe de force 1 et le fuselage 5 de l'ensemble mobile. L'axe d'articulation 2 est equipe de butées de debattement 10 et d'un amortisseur hydraulique 11.
  • L'invention sous ses differentes formes est applicable à tous les véhicules marins rapides, à voile ou à moteur (notamment vedettes rapides, voiliers multicoques, planches à voiles).
  • Elles peut servir soit à en délester en partie le poids, soit à les supporter totalement ce qui nécessite alors un minimum de trois ensembles indépendants. La figure 6 montre un exemple d'application sur vedette rapide utilisant trois ensembles porteurs a, b, c, réalisés selon la figure 1.
  • Ces ensembles peuvent être relevables ou repliables pour la manoeuvre à basses vitesses. Ils peuvent aussi jouer le rôle de dérive ou gouvernail, et être intégrés avec l'enble propulsif: par exemple hélice portée par l'ensemble arrière c qui fait aussi office de gouvernail, sa jambe de force 1 étant alors mobile en rotation autour d'un axe vertical.

Claims (7)

1. Dispositif d'hydroptère comprenant un support (1) le reliant à un engin nautique, une surface portante principale (3) et un empennage (4) relié à ladite surface portante, l'ensemble de la surface principale et de l'empennage étant articulé selon un axe (2) sur le support,
caractérisé par le fait que l'empennage est suréleve d'une hauteur (6) par rapport à la surface portante principale de manière qu' en cas de remontée du dispositif l'empennage vienne en surface alors que la surface principale reste immergée assurant ainsi une régulation automatique de la profondeur d'immersion.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empenage est placé en avant de la surface portante principale, le foyer hydrodynamique de l'ensemble surface principale, fuselage, empennage étant en arrière de l'axe d'articulation (2) dudit ensemble.
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'empennage, calé pour avoir une portance négative, est placé en arrière de la surface portante principale, l'axe - d'articulation (2) étant en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble susdit, supposé dépourvu de son empenage.
4. Dispositif selon l'une des revendications precédentes, caractérisé en ce que l'articulation (2) est associée à des butées limitant les debattements.
5. Dispositif selon l'une des revendications precédentes, caractérisé en ce que l'articulation (2) est associée à un amortisseur.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' une même surface portante principale est associée à au moins deux fuselages portant chacun un empennage surélevé (figure 4)
7. Vehicule nautique caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ou plusieurs dispositifs selon l'une des revendications précédentes.
EP83902890A 1982-09-15 1983-09-14 Dispositif d'hydroptere stabilise par empennage et vehicule nautique muni de ce dispositif Expired EP0119228B1 (fr)

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