EP0148805A2 - Gréement de finesse élevée à manoeuvre simplifiée - Google Patents
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- EP0148805A2 EP0148805A2 EP85400056A EP85400056A EP0148805A2 EP 0148805 A2 EP0148805 A2 EP 0148805A2 EP 85400056 A EP85400056 A EP 85400056A EP 85400056 A EP85400056 A EP 85400056A EP 0148805 A2 EP0148805 A2 EP 0148805A2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
- B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
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- B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
- B63H9/061—Rigid sails; Aerofoil sails
Definitions
- the present invention relates to a rigging intended for the propulsion of sailboats or any other machine propelled either mainly or auxiliary by the wind.
- the wings of an airplane and in particular of a glider, commonly achieve, thanks to the asymmetrical thick profiles, fineness ratios of 10 to 20 and even greater than 30 in certain cases, in particular for airplanes designed for deliriums at low relative wind speeds.
- One of the objects of the present invention is an asymmetrical thick type rigging, offering a high fineness ratio and having the particularity of being easily reversible by simple rotation of the mast inside the sheath constituted by a battened sail folded in its environment surrounding the mast.
- the sail area is also easily reduced by reefing and can be lowered like a large Bermudan rig sail.
- Another object of the invention is to provide a rigging whose shape of the aerodynamic profile is obtained in a mechanical manner, and this independently of the force of the wind, this allowing the use of heavy weight canvas which makes therefore the sail is more solid and usable by all wind speeds.
- a final object of the invention is to allow in certain cases the rapid transformation of the rigging with a thick profile into a spinnaker for carrying gears, by simple opening of the two panels constituting the lower surface and the upper surface of the thick profile.
- the rigging according to the invention is constituted by a rotating mast comprising an active surface defining a leading edge of substantially elliptical profile, by a sail whose median vertical part envelops said active part and by at least one boom lower.
- each of the sail sections situated on either side of said median part is provided with vertically spaced stiffening slats. wedging and is coupled to the end of said boom, the latter being able to be placed and maintained in either of two predetermined fixed positions relative to the vertical plane of symmetry of said active surface and in each of which said boom forms an angle with the above-mentioned plane.
- said rigging comprises at least a vertical plurality of booms along the mast, the end of each of which is coupled to each of said sections.
- the first consists in that said active surface is formed on the mast itself, the booms being articulated on the mast.
- the mast may be of substantially elliptical section, one and the other of the ends of great curvature of the section of the mast constituting the above-mentioned leading edge active surface for, respectively, one and the other.
- the booms being articulated to said mast in its vertical median plane of symmetry of the active surfaces.
- the means for fixing said booms in rotation relative to said mast in said two positions consist of abutments for supporting the booms on the mast in the vicinity of their articulation.
- the section of the mast may, as a variant, be in the form of a substantially curvilinear triangle on the base of which said booms are articulated, the orientation of the booms relative to the mast being angularly limited by two extensions of the lateral sides of the mast beyond said base while return means are provided between the booms and these extensions to block said joints.
- a “floor” structure has thus been produced, that is to say that the forces of the wind on the sail are fully transmitted to the mast by the booms.
- the booms can be double and open and close like a compass. In the open position, the sail takes the configuration of an advantageous spinnaker with bearing gaits.
- the section of the mast also being in the shape of a curvilinear triangle with the two extensions of the abovementioned stops, the booms can be retained in their angular position relative to the mast by means of sheets coupling their free end to the structure of the boat. , the axis of rotation of the mast on itself then being located in front of the axis of articulation of the booms on the mast.
- a second variant of this first embodiment resides in the fact that the active surface defining the aforementioned leading edge is constituted by a casing separate from the mast and mounted for rotation on the latter, the booms being angularly fixed relative to the mast.
- a second embodiment of the invention resides in the fact that, with only one lower boom being implemented, each stiffening batten extends as far as close to the above-mentioned middle part of the sail in order to come into contact with said mast and has a lower stiffness under transverse forces coming from inside the sail than under transverse forces coming from outside. The boom can then be debated vertically by means of a low-lift to ensure the tension of the sail.
- the above active surface is carried by the mast while two booms are articulated at the base of the mast in the manner of a compass and bearing in each of the above positions on said mast.
- the above-mentioned mast comprises a base on which said pair of booms is articulated and an upper part coupled in rotation detachably to said base.
- the aforesaid mast will include in all embodiments of the rigging, in particular for implementing a triangular sail, an upper extension which is mounted for free rotation in the mast along its axis of rotation, constituting a hoist and lifting jib. maintenance of the upper part of the sail.
- FIG. 1 there is schematically shown in horizontal section a mast rotating 1 about a substantially central axis 2 and which has an elliptical section (or at least oblique) thus defining two opposite ends 3 and 4 with large curvature .
- a hinge axis 5 is located substantially in the plane of symmetry of the mast perpendicular to the major axis of the ellipse. This axis allows the pivoting coupling to the mast 1 of a plurality of booms 6 (only one of which is visible in the diagram) which are arranged along the mast and are maintained in a horizontal position. Note that this articulation can have the degrees of freedom of a ball joint so that it can also, if necessary, be discussed at least partially in a vertical plane.
- a sail 7 is shown, the front part 7a of which surrounds the mast and is extended by two rear frames 7b and 7c coupled to the end of the boom 6 as described below.
- This sail has stiffening slats which will be described with reference to the following figures.
- a first position is shown in solid lines in FIG. 1. It can be seen that in this position the end 3 of the section of the mast constitutes a leading edge for the wing formed by the sail 7 whose vertical plane of symmetry (here passing through the large axis of the mast section) forms an angle A with the vertical plane containing the booms.
- a stop 8 is disposed between the booms 6 and the mast 1 when the booms are in the position in solid lines in FIG. 1.
- the arrow V represents the direction of the apparent wind.
- the booms 6 are placed in their position 6 'shown in phantom in the figure, the stop 8 then taking its place 8'.
- the leading edge of the profile thus formed is then defined by the above-mentioned end 4.
- the apparent wind for this configuration is then represented by the arrow V '.
- the passage from one to the other of these positions is carried out by relative rotation of the mast and the booms inside the sail. It may then be necessary, in particular if the hinge pin 5 is distant from the center of rotation 2 of the mast, to relax the sail to perform this maneuver.
- FIG. 1 clearly shows that the arrangements of the invention make it possible to obtain a thick asymmetrical profile which is, in particular at low relative wind speeds, of a fineness (ratio of lift coefficient to coefficient of drag) much greater than the fineness of the usual canopies. It also shows that it is easy to quickly transform the profile into a symmetrical profile (mirror) to change the edge. Finally, it shows that, by the combination of booms resting on a freestanding mast, the rigging is extremely simplified with regard in particular to the connections of the mast and the wing with the structure of the boat, and above all the cancellation of the efforts to pass by the structure of said boat.
- FIG. 2 illustrates an alternative embodiment of FIG. 1 in which the mast 10 has a section in the shape of a curvilinear (or semi-elliptical) triangle at the base 10a of which the booms 16 are articulated.
- the point 10b of this triangle (or the end of the half-ellipse) constitutes the leading edge, here unique, of the profile.
- the mast has two extensions 10c and 10d framing the axis of articulation 15 of the boom 16 as the mast and forming limits to the English movement of the latter.
- the booms 16 and 16 ' are in the two above-mentioned positions for which their vertical plane forms an angle A with the plane of symmetry of the leading edge 10b.
- the sail 17 is arranged in the same way as the sail 7 of FIG. 1.
- the apparent wind exploited by the rigging has been represented by V. We then see that the effect of this wind tends to place the booms 16 in the plane of symmetry of the mast.
- a locking element shown in the form a cable 18, the tension of which allows the booms to be pressed into one or the other of their positions against the extensions 10c and 10d.
- This element can also be constituted by a stop (wedge-shaped) disposed between the booms bearing on an extension and the other extension of the mast.
- the joint 15 then remains free.
- its axis of rotation 12 is located at the front of the articulation axis 15 of the booms on the mast.
- the option, in this case, of booms in the form of a compass is of no interest given the small opening angle possible due to the above-mentioned extensions 10c and lOQ.
- FIG. 3 is to be compared to FIG. 1.
- the articulation 25 of the booms 26 is located inside the envelope of the mast 21, as close as possible to its axis of rotation.
- This arrangement allows a simpler use of a single plurality of booms because the relative pivoting of the booms and the mast in the sail 27 does not require an increase in the developed length of the sail. It also makes it possible to eliminate the use of abutment members external to the mast and to the booms, the booms coming to bear in their two positions on the walls 28 of the recess of the mast at the bottom of which the central articulation axis 25 is disposed.
- FIG. 4 simply illustrates the fact that the arrangements of the invention can be obtained from the mast 31 of circular envelope in which the articulation 35 of the booms has been placed in the vicinity of its axis of rotation, the connection of the walls of the mast recess on its outer surface being produced in the form of a substantially elliptical nose 33, 34 whose plane of symmetry forms the above-mentioned angle A with the plane of the booms in their two symmetrical positions, and which constitutes the surface active from the leading edge of the profile.
- FIG 5 shows a possible and preferred embodiment of the hollow mast 41 rotating around the axis 42, as shown schematically in Figure 3. Note that the walls 48 which form stops for the booms 46 are equipped with a coating Mast protection 48a.
- FIG 6 is an alternative embodiment of Figure 3 in which a double plurality of booms 56 and 56a is implemented.
- Each boom of a plurality forms with a corresponding boom of the other plurality, located substantially in the same horizontal plane, the branches of a kind of compass whose axes of articulation 55, 55a on the mast 51 are not merged but neighbors.
- Each branch carries a stop 59, 59a which has the same function as the stops 8 and 8 'in Figure 1, that is to say to take up by the mast the forces generated by the wind.
- the walls 58 of the recess then only serve to limit the opening angle of the compass when the sail 57 is used as a spinnaker as will be described later.
- FIG. 7 shows a second embodiment of the invention in which the active surface of the leading edge of the profile is separated from the mast 61 and is constituted by a cowling 62 of this mast around which the sail 67 is wound.
- This cowling 62 is angularly orientable relative to the mast on an angle B so as to obtain an edge of attack whose plane of symmetry forms an angle A with the vertical plane containing the booms 66 which, in this case, are not articulated with the mast 61 but simply embedded (with vertical sliding).
- Figure 8 shows a possible embodiment of the stop 8-of Figure 1. It is in fact two separate stop elements 78 and 79 symmetrical with respect to the longitudinal axis of the boom 76 articulated at 75 on the mast 71, put into service alternately for one and the other of the above positions.
- the element 78 is constituted by an arm 78a, one end of which is slidably mounted in a lumen 74 of the boom having a part inclined on the longitudinal axis of the boom at its end 74a.
- the other end of the arm 78a is articulated to a lever 78b itself articulated to the boom 76 in the vicinity of the axis 75.
- An end extension 78c of this lever 78b can cooperate with a surface 73 of the mast 71 lcrs of the rotation of the boom relative to the mast, which has the effect of pivoting the lever 78b outside of the boom and of placing the arm 78a in bracing between the part 74a of the light 74 and the external surface 71ja of the mast 71.
- the retraction of the element 78 inside the boom (as represented by the element 79) is simply obtained by the action of the sail 77.
- This embodiment will be preferred in the case of racing boat rigging due to its great lightness.
- FIG. 9 there is shown the complete profile of a sail according to the invention.
- the mast 81 is of the type of that of FIG. 5, the booms 86 are simple or in compass and are coupled to the sides 87b and 87c of the sail 87 by their end 86a.
- This coupling point is at a significant distance from the free end of the sail sections 87b and 87c.
- the end of the sides of the sail is substantially rigid.
- the flaps are in contact with one another and, due to their rigidity, form a counter-camber of the face of the sail situated on the upper surface.
- the presence of a inflection point in the area 89 further constitutes an improvement in the profile of the sail from the point of view of its fineness.
- FIG. 10 is a diagram of a catamaran equipped with two riggings according to the invention with a freestanding mast, seen from above in a downwind gait (wind V). In broken lines, this same appearance is shown after tacking (wind V ').
- FIG. 11 a trimaran equipped with a rigging according to the invention is shown in the downwind (wind V), the rigging according to the invention being of the type with booms in compass 106a, 106b, making it possible to open the sail for transform it into a spinnaker 107.
- FIG. 12 there is shown an embodiment of the entire rig according to the invention to illustrate in particular the control and actuation means.
- the mast 111 the cross section of which is similar to that shown in FIG. 5, is mounted for rotation on the hull 120 of the sailboat.
- a rail 119 At the bottom of the recess limited by the walls 118 of the mast, there is provided a rail 119 on which are capable of sliding a plurality of carriages 121, distant from each other and connected to each other by a cable allowing their driving and fixing them along the mast in a known manner.
- Each carriage 121 carries the joints, such as those 45 in FIG. 5, booms 116a and 116b forming branches of a compass.
- the figure illustrates a rig using a double plurality of six booms, each articulated two by two in the manner of the branches of a compass.
- Each boom is coupled by its end to a sail 117. More specifically, all the booms 116a of a plurality are coupled to the rear pan 117a of the sail while the booms of the other plurality 116b are coupled to the pan 117b of the sail , the front part 117c of the sail extending around the mast 111.
- the maintenance of the booms in a horizontal plane is ensured in the following manner.
- Each free end of boom is coupled to the carriage (or in the vicinity thereof) 121 relative to the boom immediately above by means of a cable 122.
- the upper boom of each plurality is coupled by its end to the end of the boom immediately below by means of an arm 122a which can be "broken" by a middle articulation, or uncoupled from one or the other of the booms which it connects.
- the first carriage 121 is driven along the mast until the stretch of cable which joins it to the second, the arm 122a is put in place and the operation is contained.
- the links 122 stretch and form the traction legs of the triangulated system that they constitute with the booms.
- the upper boom is supported by the boom located under it by the arm 122a, which it is supported by the cable 122.
- a mechanism 124 of arms articulated on each upper boom which connects a midpoint of this boom at a substantially midpoint of the upper edge of each section of sail so as to support them. This mechanism is such that it can be erased along each boom when the sail is placed in its configuration in FIGS. 9 and 10.
- the compasses should be closed by means of control cables 125, coupled to one of the branches 116a and passing by sliding dahs l other 116b so that a pull on these ropes causes the desired approximation. All of the ropes are grouped together in the battling of the mast along the above-mentioned rail.
- FIG. 12 also shows cables 126 for controlling the rotation of the mast associated with a plate 127 secured to the base of the mast.
- a plate 127 secured to the base of the mast.
- two support booms 128a, 128b for supporting the rigging when it is lowered.
- These booms are articulated under the base plate around axes which can in particular constitute the crank handles for the rotation of the mast and have levers, beyond this axis, divergent when the booms 128a, 128b are brought together, which allow by bringing them together by means of an operating cable 130 to control the opening of all the booms.
- the top of the mast has a horizontal plate 131 which constitutes an air net guide in the vicinity of the ends of the wing to reduce turbulence at this level.
- FIG. 13 shows that a trapezoidal sail 137 can be used. It will be noted in this regard that, in order to maintain a homothetic sail profile between the base of the sail and the top, taking into account the reduction in sail width, a mast will be provided whose section will be thinner at the top than at its base, that is to say that the width of its section will be smaller at the top, the major axis remaining substantially constant.
- FIG. 14 illustrates a reduction in airfoil by taking the riser 147a from the sail 147, as permitted by the rigging according to the invention.
- FIG. 15 is a diagram of an automatic mast orientation device in the wind bed, when the boat is at anchor.
- This device consists of a rail 150 located on the horizontal plate 131 of the mast 111.
- Said rail 150 is equipped with two end stops 151.
- the booms 116 When the boat is at anchor, the booms 116 rest on the support booms 128 of FIG. 12, the latter being immobilized substantially in the axis of the boat, the mast 111, free in rotation, has a travel of approximately 150 ° .
- the fin 152 will orient the grard axis of the section of the mast in the direction of the wind.
- the mast will come into abutment on the fixed booms and will no longer be able to continue its rotation to always offer the minimum master torque.
- the mast in abutment, will present to the wind (V) an angle of 20 ° to 30 °, a lift will be exerted on the fin 152 and will make it progress in the wind.
- Said advanced position 155 being unstable, the mast 111 will rotate about 150 ° in the opposite direction to the wind rotation, to return to a stable position with the drift in the rear position.
- FIG. 16 schematically shows a second embodiment of the invention in which two lower booms 160 and 160a are articulated at the base 161a of a mast 161 profiled in accordance with the invention to obtain the desired profile and the two boom orientations relative to the mast according to the invention.
- the sail 162 is here represented in the form of a spinnaker, the booms being separated.
- the sail has vertically spaced from each other, stiffening slats 163 and 163a which extend in the sides to the vicinity of the mast 161. These slats are such that their stiffness (or flexibility) is different depending on the direction of the curvature that they take under the effect of the wind.
- Figure 17 illustrates this property with a sectional diagram of the rigging of Figure 16 in the closed position.
- Each of the slats 163 and 163a is constituted by a flexible blade provided on one of its faces (the one turned towards the inside of the prnfil) of cleats 164 over which passes an inextensible ribbon or wire 165 also coupled to the two ends of the slat 163.
- Each of the slats 163, 163a has one of its ends in contact with the mast 161 and extends over the greater part of the width of each pan 162a, 162b at its level.
- pan 162a By acting on the booms downwards, the trailing edge of each section is tensioned.
- the pan 162a which is exposed to the wind V is therefore supported on the mast 161 and on its taut outer edge between which extend the slats 163a, which have their bending inward of the sail thwarted by the tension of the inextensible wire 165.
- the pan 162a offers a relatively flat windward face as shown in FIG. 17.
- the pan 162b it will be noted that the depression to which it is subjected tends to cause it to take a curvature that the slats 163 can follow. because their flexibility is not hampered by the rope 165.
- a tan-down device is shown, relaxed, in the form of a cable 166 which is coupled to the lower middle part of the sail and to a carriage 167 guided in sliding in a fixed circular rail 168 integral with the bridge or a protective cover, not shown, of the operating drum 169 of the rotation of the mast which carries the base 161a.
- the sail is brought closer to the mast at its lower part by tensioning the cable 166.
- the carriage then describes the rail 168 as a function of the orientation given to the mast.
- the sail is also coupled to the mast in the upper part by a device which will be described with reference to FIG. 18.
- the booms 160 and 160a are coupled to fittings 170, 170a which are articulated around an axis 171 belonging to the base 161a.
- These fittings allow a vertical deflection of the booms controlled by hydraulic boom lifts 172, 172a by which the tension of the edges of the sail is ensured.
- These sail edges are, in turn, coupled to the booms 160, 160a by sliding carriages 173, 173a, controlled by cables not shown. By acting on these trolleys, the ends of the sail can be moved away or closer to the mast 161 to reduce the hollow of the sail to transform the spinnaker into a large genoa for upwind gaits in light weather.
- FIG. 16 there is shown diagrammatically in FIG. 16 a mast in two parts, one constituted by the base 161a which can be maneuvered in rotation by the drum 169 around a fixed shaft 175 and the other, the mast proper 161, which can pivot relative to the base 161a on the bearing 176 and which can be linked in rotation to the base 161a by two latches 177.
- This arrangement is interesting because it allows self-orientation of the mast in the wind bed when the sail is collapsed.
- the wind resistance is, for example at wetting, minimal.
- This self-orientation can be helped by hoisting on the mast 161 a panel fixed along the most graded axis of the profile of a cage whose section matches the elliptical profile of the mast 161.
- FIG. 18 we see a sailboat 200 equipped with a thick sail 201 which conforms to the provisions of the invention but which affects the general shape of a battened Bermudan sail.
- an extension 203 is mounted to rotate freely by one of its ends while its other end is curved in the form of a gallows.
- This bracket 203 although schematically shown, is better visible in Figures 19 and 20.
- it can be, at its end mite, equipped with a pulley for the passage of a rope or cable 204 the end of which is passed through an eyelet of the sail 201.
- the cantilever portion of the bracket 203 has a length such that l 'end of the strand 204 is just in line with the leading edge 205 of the mast 202.
- the stem 203 and the associated cable 204 form a support for the upper part of the sail, which would tend to collapse.
- This bracket advantageously replaces the support arm system described with reference to FIG. 12 which cannot be applied simply to a triangular sail.
- the two figures 19 and 20 suggest that the cable 204 can pass inside and from the stem and from the mast, its control being ensured from the base of the mast. This provision allows a simple hoisting of the sail and this whatever the number of reefs taken at its base on the lower booms.
- FIG. 21 schematically illustrates by a partial view, a particular embodiment of the mast belonging to the rigging according to the invention.
- This mast is here constituted by a central frame 206 along which can slide without rotating a plurality of discs 207 whose profile is substantially elliptical and corresponds to that of the above active surface at least in the vicinity of its leading edge area .
- the immobilization in rotation of each of these discs is ensured by a set of pins 208 projecting inside their central recess to cooperate with grooves 209 of the frame 206.
- the discs can be of identical dimensions or gradually decrease along the mast towards its head in order to have a mast that tapers upwards.
- Each of these discs comprises means 211 for articulation of these booms on the mast as well as means (bearing surfaces 212) allowing to immobilize the active surface of the mast in one either of its orientations with respect to booms.
- the active surface of the mast is then constituted by a flexible envelope 213 secured to the periphery of each of the discs 207 thus enclosing them in a tubular sheath which will remain open on the side of the mast to which the booms are articulated.
- This envelope will advantageously be made of canvas.
- each disc is coupled to the adjacent discs by two cables 214 which extend back inside (or outside) the mast, returned by pulleys at the head, to its base from where they can be operated. .
- the cables 214 are in tension and the central frame in compression which is favorable for the behavior of the mast by the fact that the central frame is somehow guyed.
- the reduction in sail by reefing consists, with this mast, of bringing two adjacent discs at the base of the mast and therefore two adjacent booms or pairs of booms.
- the canvas of the sail and that forming the active surface fold at the base of the mast which may for this purpose be provided with a housing for collecting these folds.
- the invention finds an interesting application in the field of boats propelled mainly or auxiliary by the wind. Thanks to the possibility of easily controlling the control and actuation means, one or more rigging units according to the invention can be installed on merchant ships as auxiliary propulsion.
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Abstract
L'invention concerne un gréement destiné à la propulsion des voiliers constitué par un mât tournant (1) et une voile (7) entourant le mât et comportant deux pans (7b, 7c) s'étendant à l'arrière du mât. La partie de voile (7a) située en avant du mât (1) repose sur une surface active définissant un bord d'attaque (3) sensiblement élliptique portée par ledit mât, tandis que chacun des pans (7b, 7c) est pourvu de lattes de raidissage, et est fixé à au moins une pluralité verticale de bômes (6) la surface active peut être placée dans l'une ou l'autre de deux positions symétriques par rapport au plan sensiblement vertical contenant les bômes (6), dans lesquelles le plan des bômes forme un anglee A avec le plan vertical de symétrie de ladite surface active. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de la construction navale.
Description
- La présente invention concerne un gréement destiné à la propulsion des voiliers ou de tout autre engin propulsé soit principalement, soit auxiliairement par le vent.
- Le développement récent des voiliers, notamment des voiliers de course hauturière, a porté principalement sur la diminution de la résistance à l'avancement des coques, en particulier par l'utilisation du concept multicoque. Cette diminution de la trainée des coques a immédiatement entraîné des gains de performances appréciables au largue et aux allures portantes. Par contre, le gain de vitesse au près, pour un cap donné, a été beaucoup plus réduit. Ceci provient du fait qu'au près, la composante de vitesse du bateau ferme l'angle d'incidence du vent relatif sur le gréement, et l'augmentation pour un cap donné dépend plus du rapport de finesse du gréement que la traînée de la ou des coque(s). A cette allure, d'ailleurs, les monocoques font presque jeu égal avec des multicoques, alors que les multicoques atteindront des vitesses très supérieures à celles des monocoques à toutes les autres allures.
- La seule amélioration apportée aux gréements classiques de ces voiliers a été d'adoption, au prix de complications en ce qui concerne le haubanage, de mât tournant afin d'améliorer, sur l'extrados de l'ensemble mât-voile uniquement, la pureté du profil aérodynamique mais les gains ainsi obtenus ne permettent guère de dépasser les finesses de valeurs 5 à 7.
- Les ailes d'avion, et en particulier de planeur, atteignent couramment, grâce aux profils épais asymétriques, des rapports de finesse de 10 à 20 et même supérieurs à 30 dans certains cas, notamment pour desaéroplanes conçus pour délires faibles vitesses de vent relatif.
- L'utilisation de tels profils au rendement aérodynamique élevé pour la propulsion de voiliers s'est heurtée jusqu'à maintenant à trois obstacles, qui sont :
- - tout d'abord la nécessité de pouvoir transformer le profil en son profil miroir après un virement de bord,
- - ensuite la nécessité de pouvoir réduire la surface portante afin de contrôler la force propulsive et surtout la force de gite en fonction de la vitesse du vent,dépendant des conditions atmosphériques essentiellement variables,
- - et enfin la possibilité d'affaler complètement la voiture pour les mouillages en laissant en place un mât à portance nulle ou extrêmement réduite, et de faible traînée.
- C'est pourquoi, les plus récents développements se sont orientés vers l'amélioration des gréements ber- mudiens, c'est-à-dire d'une voile de toile travaillant en membrane dont on tente de régler le profil aérodynamique par tension réglable en intensité et en direction, et ce à partir d'une forme donnée de voile résultant du tour de main du voilier qui l'a taillée en anticipant ses déformations déterminées d'utilisation. Il s'ensuit que de telles voiles sont très spécifiques,quant à leur coupe et leur grammage, pour une vitesse de vent donnée et ne conviennent pas à toutes les allures du bateau. Par ailleurs, les efforts de tension de.la voile, pour l'obtention d'un profil satisfaisant, sont très importants et, devant être repris par la structure du bateau, imposent une grande complication mécanique de celle-ci. En outre, chaque variation sensible de la vitesse du vent nécessite le changement de voile d'avant pour faire correspondre la surface et surtout le grammage et la coupe nécessaires à l'obtention d'un profil acceptable. Les voiles de très petits temps sont d'ailleurs très légères et donc très fragiles.
- Il faut également noter qu'aux allures portantes le gréement bermudien est peu efficace, ce qui nécessite l'utilisation d'une voile supplémentaire appelée spinnaker,de maniement délicat et nécessitant une surveillance de tous les instants de la part de l'équipage.
- L'un des objets de la présente invention est un gréement de type épais asymétrique, offrant un rapport de finesse élevé et présentant la particularité d'être aisément réversible par simple rotation du mât à l'intérieur du fourreau constitué par une voile lattée pliée en son milieu entourant le mât. La surface de voile est également aisément réductible par prise de ris et peut être affalée à la manière d'une grande voile de gréement bermudien.
- Un autre objet de l'invention est d'offrir un gréement dont la forme du profil aérodynamique est obtenue d'une manière mécanique, et ceci indépendamment de la'force du vent, ceci permettant l'utilisation de toile de fort grammage ce qui rend donc la voile plus solide et utilisable par toutes les vitesses du vent.
- Un dernier objet de l'invention est de permettre dans certains cas la transformation rapide du gréement à profil épais en spinnaker pour les allures portantes,par simple ouverture des deux panneaux constituant l'intrados et l'extrados du profil épais.
- L'attache de ce "spinnaker" sur de nombreuses bômes, ainsi que la présence de lattes permettent de contrôler facilement la forme et la position de cette configuration par simple prise de ris.
- A cet effet, le gréement selon l'invention, est constitué par un mât tournant comportant une surface active définissant un bord d'attaque de profil sensiblement elliptique, par une voile dont la partie verticale médiane enveloppe ladite partie active et par au moins une bôme inférieure.
- Selon l'une de ses caractéristiques chacun des pans de voile situé de part et d'autre de ladite partie médiane est pourvue de lattes de raidissage espacées verticalement et est attelé à l'extrémité de ladite bome, cette dernière pouvant être placée et maintenue dans l'une ou l'autre de deux positions fixes prédéterminées par rapport au plan vertical de symétrie de ladite surface active et dans chacune desquelles ladite bôme forme un angle avec le plan susdit.
- Dans un premier mode de réalisation, ledit gréement comprend au moins une pluralité verticale de bômes le long du mât, dont l'extrémité de chacune d'elles est attelé chacun desdits pans.
- Il est envisage plusieurs variantes de réalisation de ce premier mode; la première consiste en ce que ladite surface active est formée sur le mât lui-même, les bômes étant articulées au mât.
- Il sera avantageux dans cette première variante de prévoir un mât autoportant dont la section est d'inertie suffisante pour se dispenser de haubanage, et des bômes attelées audit mât, c'est-à-dire leur articulation bloquée dans les deux positions susdites.
- Dans ce cas le mât peut être de section sensiblement elliptique, l'une et l'autre des extrémités de grande courbure de la section du mât constituant la surface active de bord d'attaque susdite pour, respectivement, l'une et l'autre des positions symétriques susdites, les bômes étant articulées audit mât dans son plan médian vertical de symétrie des surfaces actives. Avantageusement, les moyens pour fixer lesdites bômes en rotation par rapport audit mât dans lesdites deux positions, sont constitués par des butées d'appui des bômes sur le mât au voisinage de leur articulation.
- La section du mât peut, en variante, être en forme de triangle sensiblement curviligne sur la base duquel sont articulées lesdites bômes, l'orientation des bômes par rapport au mât étant limitée angulairement par deux prolongations des côtés latéraux du mât au-delà de ladite base tandis que des moyens de rappel sont prévus entre les bômes et ces prolongations pour bloquer lesdites articulations.
- On a ainsi réalisé une structure "plancher" c'est-à-dire que les efforts du vent sur la voile sont intégralement transmis au mât par les bômes. Pour un mât de section sensiblement elliptique, les bômes peuvent être double et s'ouvrir et se refermer à la manière d'un compas. En position ouverte, la voile prend la configuration d'un spinnaker avantageux aux allures portantes.
- On notera enfin que la section du mât étant également en forme de triangle curviligne avec les deux prolongations de butées susdites, les bômes peuvent être retenues dans leur position angulaire par rapport au mât au moyen d'écoutes attelant leur extrémité libre à la structure du bateau, l'axe de rotation du mât sur lui-même étant alors situé en avant de l'axe d'articulation des bômes sur le mât.
- Dans ce cas de figure, on a réalisé une voilure épaisse à structure membrane.,, c'est-à-dire que le vrillage de la voile sera contrôlé par tension verticale de la voile.
- Une seconde variante de ce premier mode de réalisation réside dans le fait que la surface active définissant le bord d'attaque susdit est constituée par un capotage séparé du mât et monté à rotation sur ce dernier, les bômes étant angulairement fixes par rapport au mât.
- Dans une troisième variante, le mât est constitué :
- - par une armature centrale le long de laquelle une pluralité de disques, calés en rotation sur l'armature, est montée à coulissement, le profil de chaque disque sensiblement elliptique, correspondant au profil de la surface active susdite, les disques comportant des moyens d'articulation des bômes au mât et des moyens de butée et d'appui desdites bômes sur le mât pour maintenir celles-ci dans l'une ou l'autre des positions susdites,
- - par une enveloppe souple tubulaire dans laquelle les disques sont au moins partiellement enfermés et qui forme ladite surface active et
- - par des câbles de manoeuvre, de liaison et d'entretoisement de chacun des disques le long du mât.
- Un second mode de réalisation de 1-'invention réside dans le fait que, une seule bôme inférieure étant mise en oeuvre, chaque latte de raidissage s'étend jusqu'à proximité de la partie médiane susdite de la voile pour venir au contact avec ledit mât et possède une raideur plus faible sous des efforts transversaux venant de l'intérieur de la voile que sous des efforts transversaux venant de l'extérieur. La bôme peut alors débattre verticalement au moyen d'un hale-bas pour assurer la tension de la voile.
- De manière préférée, la surface active susdite est portée par le mât tandis que deux bômes sont articulées à la base du mât à la manière d'un compas et prenant appui dans chacune des positions susdites sur ledit mât. En outre et avantageusement, le mat susdit comporte une base sur laquelle est articulée ladite paire de bômes et une partie supérieure accouplée en rotation de manière amovible à ladite base.
- Enfin, le mât susdit comportera dans tous les modes de réalisation du gréement pour notamment mettre en oeuvre une voile triangulaire, une extension supérieure qui est montée à rotation libre dans le mât le long de son axe de rotation, constituant une potence de hissage et de maintien de la partie supérieure de la voile.
- L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages et les caractéristiques secondaires.
- Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels :
- - les figures 1 à 8 sont des schémas illustrant des variantes de réalisations possibles de l'un des moyens caractéristiques essentiels de l'invention ;
- - la figure 9 montre un schéma en coupe le profil d'une voile appartenant au gréement selon l'invention ;
- - les figures 10 et 11 montrent par des vues schématiques de dessus les configurations possibles du gréement selon l'invention, appliquées à deux multicoques différents ;
- - la figure 12 illustre par une vue en perspective un premier mode de réalisation du gréement selon l'invention ;
- - les figures 13 et 14 sont deux vues en élévation d'un voilier équipé d'une voile trapézoïdale appartenant au gréement selon l'invention avec prise de ris pour la figure 14 ;
- - la figure 15 montre un dispositif d'orientation du mât au mouillage pour le placer dans le lit du vent ;
- - la figure 16 illustre par un schéma un second mode de réalisation du gréement selon l'invention ;
- - la figure 17 est une vue en coupe de ce second mode de réalisation illustrant de manière schématique les lattes de raidissage mises en oeuvre ;
- - la figure 18 illustre l'application de l'invention à une voile triangulaire ;
- - les figures 19 et 20 sont des vues de détail de la figure 18 ;
- - la figure 21 illustre schématiquement une variante de réalisation avantageuse du mât mis en oeuvre dans le premier mode de réalisation susdit.
- Ainsi, sur la figure 1, on a représenté schématiquement en coupe horizontale un mât tournant 1 autour d'un axe sensiblement central 2 et qui comporte une section elliptique (ou tout au moins oblonque) définissant ainsi deux extrémités opposées 3 et 4 à grande courbure. Un axe d'articulation 5 est situé sensiblement dans le plan de symétrie du mât perpendiculaire au grand axe de l'ellipse. Cet axe permet l'attelage à pivotement au mât 1 d'une pluralité de bômes 6 (dont une seule est visible sur le schéma) qui s'étagent le long du mât et sont maintenues dans une position horizontale. On notera que cette articulation peut posséder les degrés de liberté d'une articulation à rotule de manière à pouvoir aussi, si nécessaire, débattre au moins partiellement dans un plan vertical. Autour de cet ensemble mât 1 bômes 6, on a représenté une voile 7 dont la partie antérieure 7a entoure le mât et se prolonge par deux pais arrière 7b et 7c attelés à l'extrémité des bômes 6 comme décrit ci-après. Cette voile possède des lattes de raidissage qui seront décrites en regard des figures suivantes.
- Les bômes 6, du fait de leur articulation 5 au mât, peuvent être placées par rapport à ce dernier dans deux orientations angulaires symétriques par rapport au plan vertical de symétrie transversal susdit qui contient l'axe d'articulation 5. Une première position est représentée en traits pleins sur la figure 1. On voit que dans cette position l'extrémité 3 de la section du mât constitue un bord d'attaque pour l'aile que constitue la voile 7 dont le plan vertical de symétrie (ici passant par le grand axe de la section du mât) forme un angle A avec le plan vertical contenant les bômes. Une butée 8 est disposée entre les bômes 6 et le mât 1 lorsque les bômes sont dans la position en trait plein sur la figure 1. La flèche V représente la direction du vent apparent. On voir que l'effort du vent sur la voile 7 plaque le pan 7c de la voile sur la pluralité de bômes 6 qui transmettent les forces de pressions du vent, en torsion sur le mât 1 par l'intermédiaire des butées 8 et articulations 5. Le mât 1 étant autoporteur, reprend d'une part les forces de propulsion engendrées par le vent sur la voile pour les transmettre à la coque et, d'autre part,encaisse tous les efforts de torsion engendrés par la voile. On notera également que, dans cette configuration,l'effet du vent "bloque" la liaison des bômes 6 et du mât 1 et l'orientation de la voile par rapport au vent est assurée par simple rotation du mât.
- Pour changer de bord, on place les bômes 6 dans leur position 6' représentée en trait mixte sur la figure, la butée 8 prenant alors sa place 8'. Le bord d'attaque du profil ainsi constitué est alors défini par l'extrémité 4 susdite. Le vent apparent pour cette configuration est alors représenté par la flèche V'. Le passage de l'une à l'autre de ces positions s'effectue par rotation relative du mât et des bômes à l'intérieur de la voile. Il peut être alors nécessaire, notamment si l'axe d'articulation 5 est éloigné du centre de rotation 2 du mât, de détendre la voile pour effectuer cette manoeuvre. On mentionnera que cette détente peut être facilement obtenue, dans le cas de bômes doubles, en mettant en oeuvre les bômes 6 en forme de compas dont une des branches est attelée au pan 7b et l'autre pan 7c de la voile. Ainsi, une légère ouverture du compas au moment du changement de bord provoque la détente de la voile et permet la rotation du mât à l'intérieur de celle-ci. Certaines des figures suivantes montreront d'autres intérêts à la constitution "en compas" des bômes.
- La figure 1 montre clairement que les dispositions de l'invention permettent d'obtenir un profil épais asymétrique qui est, notamment aux faibles vitesses de vent relatif, d'une finesse (rapport coefficient de portance sur coefficient de traînée) très supérieure aux finesses des voilures habituelles. Elle montre également qu'il est simple de transformer rapidement le profil en un profil symétrique (miroir) pour changer de bord. Elle montre enfin que, par la combinaison des bômes en appui sur un mât autoportant , le gréement est extrêmement simplifié en ce qui concerne notamment les liaisons du mât et de la voilure avec la structure du bateau, et surtout l'annulation des efforts à passer par la structure dudit bateau.
- La figure 2 illustre une variante de réalisation de la figure 1 dans laquelle le mât 10 possède une section de la forme d'un triangle curviligne (ou semi- elliptique) à la base 10a duquel sont articulées les bômes 16. La pointe 10b de ce triangle (ou l'extrémité de la demi- ellipse) constitue le bord d'attaque, ici unique, du profil.
- Au-delà de la base 10a, le mât comporte deux prolongations 10c et 10d encadrant l'axe d'articulation 15 des bômes 16 que le mât et formant des limites au débattement anglaire de celles-ci. En appui sur ces butées, les bômes 16 et 16' sont dans les deux positions susdites pour lesquelles leur plan vertical forme un angle A avec le plan de symétrie du bord d'attaque 10b. La voile 17 est disposée de la même manière que la voile 7 de la figure 1. On a figuré par V le vent apparent exploité par le gréement. On voit alors que l'effet de ce vent tend à placer les bômes 16 dans le plan de symétrie du mât. Il est donc neces- saire, dans le cas où l'on veut transmettre les efforts de la voile et des bômes au mât, de fixer les bômes dans leur position 16 ou 16' au moyen d'un élément de verrouillage représenté sous la forme d'un câble 18, dont la tension permet de plaquer les bômes dans l'une ou l'autre de leurs positions contre les prolongations 10c et 10d. Cet élément peut également être constitué par une butée (en forme de coin) disposée entre les bômes en appui sur une prolongation et l'autre prolongation du mât.
- On peut également maintenir les bômes dans cette position par des écoutes reliant leur extrémité libre à la structure du bateau. L'articulation 15 reste alors libre. Il faut, dans ce cas, s'assurer que le mât ne soit pas sollicité par le vent à prendre une autre position par rapport aux bômes. La condition à respecter est alors que son axe de rotation 12 soit situé à l'avant de l'axe d'articulation 15 des bômes sur le mât. L'option, dans ce cas de figure, de bômes en forme de compas ne présentent pas d'intérêt compte tenu du faible angle d'ouverture possible du fait des prolongations 10c et lOQ susdites.
- La figure 3 est à rapprocher de la figure 1. L'articulation 25 des bômes 26 est située à l'intérieur de l'enveloppe du mât 21, au plus près de son axe de rotation. Cette disposition permet une utilisation plus simple d'une seule pluralité de bômes car le pivotement relatif des bômes et du mât dans la voile 27 ne nécessite pas une augmentation de la longueur développée de la voile. Elle permet également de supprimer la mise en oeuvre d'organes de butée extérieurs au mât et aux bômes, les bômes venant prendre appui dans leurs deux positions sur les parois 28 de l'évidement du mât au fond duquel l'axe central d'articulation 25 est disposé.
- La figure 4 illustre simplement le fait que les dispositions de l'invention peuvent être obtenues à partir du mât 31 d'enveloppe circulaire dans lequel on a placé l'articulation 35 des bômes au voisinage de son axe de rotation, le raccordement des parois de l'évidement du mât à sa surface extérieure étant réalisé sous la forme d'un nez sensiblement elliptique 33, 34 dont le plan de symétrie forme l'angle A susdit avec le plan des bômes dans leurs deux positions symétriques, et qui constitue la surface active du bord d'attaque du profil.
- La figure 5 montre une réalisation possible et préférée du mât 41 creux tournant autour de l'axe 42, tel qu'illustré schématiquement par la figure 3. On notera que les parois 48 qui forment butées pour les bômes 46 sont équipées d'un revêtement 48a de protection du mât.
- La figure 6 est une variante de réalisation de la figure 3 dans laquelle une double pluralité de bômes 56 et 56a est mise en oeuvre. Chaque bôme d'une pluralité forme avec une bôme correspondante de l'autre pluralité, située sensiblement dans le même plan horizontal, les branches d'une sorte de compas dont les axes d'articulation 55, 55a sur le mât 51 ne sont pas confondus mais voisins. Chaque branche porte une butée 59, 59a qui a la même fonction que les butées 8 et 8' de la figure 1, c'est-à-dire de reprendre par le mât les efforts engendrés par le vent. Les parois 58 de l'évidement ne servent alors qu'à limiter l'angle d'ouverture du compas lorsque la voile 57 est utilisée en spinnaker comme cela sera décrit par la suite.
- La figure 7 montre un second mode de réalisation de l'invention dans laquelle la surface active de bord d'attaque du profil est séparée du mât 61 et est constituée par un capotage 62 de ce mât autour duquel la voile 67 s'enroule. ,Ce capotage 62 est orientable angulairement par rapport au mât sur un angle B de manière à obtenir un bord d'attaque dont le plan de symétrie forme un angle A avec le plan vertical contenant les bômes 66 qui, dans ce cas, ne sont pas articulées au mât 61 mais simplement encastrées (avec coulissement vertical).
- La figure 8 montre une réalisation possible de la butée 8-de la figure 1. Il s'agit en fait de deux éléments de butée séparés 78 et 79 symétriques par rapport à l'axe longitudinal de la bôme 76 articulée en 75 sur le mât 71, mis en service alternativement pour l'une et l'autre des positions susdites. Ainsi l'élément 78 est constitué par un bras 78a dont une extrémité est montée à coulissement dans une lumière 74 de la bôme possédant une partie inclinée sur l'axe longitudinal de la bôme à son extrémité 74a. L'autre extrémité du bras 78a est articulée à un levier 78b lui-même articulé à la bôme 76 au voisinage de l'axe 75. Une extension d'extrémité 78c de ce levier 78b peut coopérer avec une surface 73 du mât 71 lcrs de la rotation de la bôme par rapport au mât, ce qui à pour effet de pivoter le levier 78b à l'extérieur de la bôme et de placer le bras 78a en arc-boutement entre la partie 74a de la lumière 74 et la surface extérieure 71ja du mât 71. L'escamotage de l'élément 78 à l'intérieur de la bôme (comme représenté par l'élément 79) est simplement obtenu par l'action de la voile 77. Ce mode de réalisation sera préféré dans le cas de gréement de bateau de course du fait de sa grande légèreté.
- Sur la figure 9, on a représenté le profil complet d'une voile selon l'invention. Le mât 81 est du type de celui de la figure 5, les bômes 86 sont simples ou en compas et sont attelées aux pans 87b et 87c de la voile 87 par leur extrémité 86a. Ce point d'attelage est à une distance notable de l'extrémité libre des pans de voile 87b et 87c. Comme ceux-ci sont raidis par des lattes (non représentées mais décrites en regard de la figure 12), l'extrémité des pans de la voile est substantiellement rigide. Ainsi, au-delà du point d'attaehe 86a, les pans sont en contact l'un avec l'autre et forment du fait de leur rigidité une contre-cambrure du pan de voile situé en extrados. La présence d'un point d'inflexion dans la zone 89 constitue encore une amélioration du profil de la voile du point de vue de sa finesse.
- La figure 10 est un schéma d'un catamaran équipé de deux gréements selon l'invention avec mât autoportant, vu de dessus dans une allure au près (vent V). En traits interrompus, on a représenté cette même allure après virement de bord (vent V').
- Sur la figure 11, un trimaran équipé d'un gréement selon l'invention est représenté au portant (vent V), le gréement .selon l'invention étant du type avec bômes en compas 106a, 106b , permettant d'ouvrir la voile pour la transformer en spinnaker 107.
- Sur la figure 12, on a représenté un mode de réalisation de l'ensemble du gréement selon l'invention pour en illustrer notamment les moyens de commande et d'actionnement. Le mât 111, dont la section est semblable à celui représenté en figure 5, est monté à rotation sur la coque 120 du voilier. Au fond de l'évidement limité par les parois 118 du mât, il est prévu un rail 119 sur lequel sont susceptibles de coulisser une pluralité de chariots 121, distants les uns des autres et reliés les uns aux autres par un câble permettant leur entraînement et leur fixation le long du mât de manière connue. Chaque chariot 121 porte les articulations,telles que celles 45 de la figure 5, des bômes 116a et 116b formant des branches d'un compas. La figure illustre une gréement mettant en oeuvre une double pluralité de six bômes, chacune articulée deux à deux à la manière des branches d'un compas.
- Chaque bôme est attelée par son extrémité à une voile 117. Plus précisément, toutes les bômes 116a d'une pluralité sont attelées au pan arrière 117a de la voile tandis que les bômes de l'autre pluralité 116b sont attelées au pan 117b de la voile, la partie frontale 117c de la voile s'étendant autour du mât 111. Le maintien des bômes dans un plan horizontal est assuré de la manière suivante. Chaque extrémité libre de bôme est attelée au chariot (ou au voisinage de celui-ci) 121 relatif à la bôme immédiatement supérieure au moyen d'un câble 122. En outre, la bôme supérieure de chaque pluralité est attelée par son extrémité à l'extrémité de la bôme immédiatement inférieure au moyen d'un bras 122a qui peut être "cassé" par une articulation médiane, ou dételé de l'une ou l'autre des bômes qu'il relie. Ainsi, pour développer la voilure supposée être affalée avec l'ensemble des bômes sur les bômes support 128a, 128b de chaque pluralité, on entraîne le premier chariot 121 le long du mât jusqu'à tendre la portion de câble qui le réunit au second, on met en place le bras 122a et l'on contenue l'opération. Les liens 122 se tendent et forment les jambes de traction du système triangulé qu'ils constituent avec les bômes. On voit que la bôme supérieure est soutenue par la bôme située sous elle par le bras 122a, qui elle est soutenue par le câble 122.
- On notera que les pans 117c et 117b de la voile sont raidis par des lattes 123 connues en elles-mêmes. La raideur de la voile à l'arrière ainsi obtenue permet notamment de créer le point d'inflexion mentionné en regard de la figure 9.
- Pour éviter que la partie de voile 117 comprise entre les points de fixation aux bômes ne s'affaisse (lors du déploiement de la voilure ou par manque de vent), il est prévu un mécanisme 124 de bras articulés sur chaque bôme supérieure qui relie un point médian de ce bômes à un point sensiblement médian du bord supérieur de chaque pan de voile de manière à les soutenir. Ce mécanisme est tel qu'il peut s'effacer le long de chaque bôme lorsque la voile est placée dans sa configuration des figures 9 et 10.
- Pour passer de la configuration spinnaker des figures 11 et 12 à la configuration de voile des figures 9 et 10, il convient de refermer les compas au moyen de filins de commande 125, attelés à l'une des branches 116a et passant à coulissement dahs l'autre 116b de manière qu'une traction sur ces filins provoque le rapprochement désiré. L'ensemble des filins est regroupé au vosinage du mât le long du rail susdit.
- Cette figure 12 fait en outre apparaître des câbles 126 de commande de la rotation du mât associés à une platine 127 solidaire de la base du mât. On y voit également à la base du gréement, sous la platine 127, deux bômes support 128a, 128b de soutien du gréement lorsqu'il est affalé. Ces bômes sont articulées sous la plaque de base autour d'axes qui peuvent notamment constituer les manetons de manoeuvre de la rotation du mât et possèdent des leviers, au-delà de cet axe, divergents lorsque les bômes 128a, 128b sont rapprochées, qui permettent en les rapprochant au moyen d'un câble de manoeuvre 130 de commander l'ouverture de l'ensemble des bômes.
- Le sommet du mât possède une plaque 131 horizontaléqui constitue un guide de filet d'air au voisinage des extrémités de la voilure pour diminuer les turbulences à ce niveau.
- Alors que sur la figure 12 la voile est représentée sensiblement rectangulaire, la figure 13 montre que l'on peut mettre en oeuvre une voile 137 trapézoïdale. On notera à cet égard que, pour conserver un profil de voilure homothétique entre la base de la voile et le sommet, compte tenu de la réduction de largeur de voile, on prévoiera un mât dont la section sera plus mince au sommet qu'à sa base, c'est-à-dire que la largeur de sa section sera plus faible en tête, le grand axe restant sensiblement constant.
- La figure 14 illustre une réduction de voilure par prise du ris 147a de la voile 147, telle qu'elle est permise par le gréement selon l'invention.
- La figure 15 est un schéma d'un dispositif d'orientation automatique du mât dans le lit du vent, lorsque le bateau est au mouillage. Ce dispositif est constitué par un rail 150 situé sur la plaque horizontale 131 du mât 111. Ledit rail 150 est équipé de deux butées d'extrémité 151. Une dérive 152, de section sensiblement lenticulaire, coulisse sur ledit rail par l'intermédiaire de chariots 153.
- Lorsque le bateau se trouve au mouillage, les bômes 116 reposent sur les bômes supports 128 de la figure 12, ces dernières étant immobilisées sensiblement dans l'axe du bateau, le mât 111, libre en rotation, possède un débattement d'environ 150°. La dérive 152 orientera le grard axe de la section du mât dans la direction du vent.
- Dans ce cas le vent tournant, le bateau étant lui-même immobile, à quai par exemple, le mât arrivera en butée sur les bômes fixes et ne pourra plus continuer sa rotation pour offrir toujours le maître couple minimum. Lorsque le mât, en butée, présentera au vent (V) un angle de 20° à 30°, une portance s'exercera sur la dérive 152 et fera progresser celle-ci au vent. Ladite position avancée 155 étant instable, le mât 111 effectuera une rotation d'environ 150° dans le sens inverse de la rotation du vent, pour retrouver une position stable avec la dérive en position arrière.
- Sur la figure 16 on a représenté schématiquement un second mode de réalisation de l'invention dans lequel deux bômes inférieures 160 et 160a sont articulées à la base 161a d'un mât 161 profilé conformément à l'invention pour obtenir le profil souhaité et les deux orientations des bômes par rapport au mât conformes à l'invention. La voile 162 est ici représentée sous la forme d'un spinnaker les bômes étant écartées.
- La voile possède verticalement espacées l'une de l'autre, des lattes de raidissage 163 et 163a qui s'étendent dans les pans jusqu'au voisinage du mât 161. Ces lattes sont telles que leur raideur (ou leur flexibilité) est différente selon le sens de la courbure qu'elles prennent sous l'effet du vent.
- La figure 17 illustre cette propriété par un schéma en coupe du gréement de la figure 16 en position refermée. Chacune des lattes 163 et 163a est constituée par une lame souple pourvue sur l'une de ses faces (celle tournée vers l'intérieur du prnfil ) de taquets 164 sur lesquels passe un ruban ou un fil inextensible 165 attelé par ailleurs aux deux extrémités de la latte 163 . Chacune des lattes 163, 163a possède une de ses extrémités au contact du mât 161 et s'étend sur la plus grande partie de la largeur de chaque pan 162a, 162b à son niveau.
- Par l'action sur les bômes vers le bas on procède à la tension du bord de fuite de chaque pan. Le pan 162a qui se trouve exposé au vent V est donc appuyé sur le mât 161 et sur son bord extérieur tendu entre lesquels s'étendent les lattes 163a, qui ont leur flexion vers l'intérieur de la voile contrariée par la tension du fil inextensible 165. Ainsi le pan 162a offre une face au vent relativement plane comme le montre la figure 17. En ce qui concerne le pan 162b, on notera que la dépression auquel il est soumis tend à lui faire prendre une courbure que les lattes 163 peuvent suivre car leur flexibilité n'est pas contrariée par le filin 165. On voit que la voile et: du fait de cette disposition une voile épaisse à profil asymétrique quel que soit le bord sur lequel on navigue. Le changement de bord s'effectue de la même manière que dans le mode de réalisation de l'invention avec pluralité de bômes.
- En revenant à la figure 16, on voit la voile 162 dans sa configuration de spinnaker. Un dispositif de hâle-bas est représenté, détendu, sous la forme d'un câble 166 qui est attelé à la partie médiane inférieure de la voile et à un chariot 167 guidé à coulissement dans un rail circulaire fixe 168 solidaire du pont ou d'un capot de protection non représenté du tambour de manoeuvre 169 de la rotation du mât qui porte l'embase 161a. Dans sa configuration de la figure 17, la voile est rapprochée du mât à sa partie inférieure par tension du câble 166. Le chariot décrit alors le rail 168 en fonction de l'orientation donnée au mât. La voile est également attelée au mât en partie supérieure par un dispositif qui sera décrit en regard de la figure 18.
- Sur cette figure 16 on notera par ailleurs que les bômes 160 et 160a sont attelées à des ferrures 170, 170a qui sont articulées autour d'un axe 171 appartenant à l'embase 161a. Ces ferrures permettent un débattement vertical des bômes commandé par hale-bas de bômes hydraulique 172, 172a par lesquels on assure la tension des bords de la voile. Ces bords de voile sont, quant à eux,attelés aux bômes 160, 160a par des chariots coulissants 173, 173a, commandés par des câbles non représentés. En agissant sur ces chariots, on peut éloigner ou rapprocher les extrémités de la voile du mât 161 pour réduire le creux de la voile pour transformer le spinnaker en grand génois pour les allures de près par petit temps. A cet effet on notera également la provision de butées réglables 174, 174a pour l'appui des ferrures 170, 170a sur l'embase du mât 161a dans les deux positions de l'invention, afin de pouvoir placer les bômes dans l'alignement l'une de l'autre et obtenir un génois à creux limité. Enfin on a schématisé sur la figure 16 un mât en deux parties, l'une constituéepar l'embase 161a qui peut être manoeuvrée en rotation par le tambour 169 autour d'un arbre fixe 175 et l'autre, le mât proprement dit 161, qui peut pivoter par rapport à l'embase 161a sur le palier 176 et qui peut être lié en rotation à l'embase 161a par deux verrous 177.
- Cette disposition est intéressante car elle permet une auto-orientation du mât dans le lit du vent lorsque la voile est affalée. Ainsi la résistance au vent est, par exemple au mouillage, minimale. On peut aider à cette auto-orientation en hissant sur le mât 161 un panneau fixé le long du plus grad axe du profil d'une cage dont la section épouse le profil elliptique du mât 161.
- En se reportant maintenant à la figure 18 on voit un voilier 200 équipé d'une voile épaisse 201 qui est conforme aux dispositions de l'invention mais qui affecte la forme générale d'une voile bermudienne lattée. Au sommet du mât tournant 202, une extension 203 est montée libre en rotation par l'une de ses extrémités tandis que son autre extrémité est courbée en forme de potence. Cette potence 203, bien que schématiquement représentée, est mieux visible sur les figures 19 et 20. On y voit qu'elle peut être, à son extrémité,équipée d'une poulie pour le passage d'un filin ou d'un câble 204 dont l'extrémité est passée dans un oeillet de la voile 201. La partie en porte-àfaux de la potence 203 a une longueur telle que l'extrémité du brin 204 se trouve juste à l'aplomb du bord d'attaque 205 du mât 202. On voit sur la figure 3 une configuration de voile 201 en spinneker par ouverture des bômes qui lui sont attelées. La potence 203 et le câble 204 associés forment un soutien à la partie haute de la voile, qui aurait tendance à s'effondrer. Cette potence remplace avantageusement le système de bras de soutien décrit en regard de la figure 12 qui ne peut pas s'appliquer de manière simple à une voile triangulaire.
- Les deux figures 19 et 20 suggèrent que le câble 204 peut passer à l'intérieur et de la potence et du mât, sa commande étant assurée depuis la base du mât. Cette disposition autorise un hissage simple de la voile et ce quelque soit le nombre de ris pris à sa base sur les bômes inférieures.
- La figure 21 illustre schématiquement par une vue partielle, un mode de réalisation particulier du mât appartenant au gréement selon l'invention. Ce mât est ici constitué par une armature centrale 206 le long de laquelle peuvent coulisser sans tourner une pluralité de disques 207 dont le profil est sensiblement elliptique et correspond à celui de la surface active susdite au moins au voisinage de sa zone de bord d'attaque. L'immobilisation en rotation de chacun de ces disques est assurée par un jeu de tenons 208 faisant saillie à l'intérieur de leur évidement central pour coopérer avec des rainures 209 de l'armature 206. On notera que les disques peuvent être de dimensions identiques ou diminuer progressivement le long du mât en direction de sa têt afin d'avoir un mât s'affinant vers le haut.
- Chacun de ces disques, dont le nombre cerres- pond au nombre de bômes 210 ou paires de bômes mises en oeuvre, comporte des moyens 211 d'articulation de ces bômes sur le mât ainsi de que des moyens (surfaces d'appui 212) permettant d'immobiliser la surface active du mât dans l'une ou l'autre de ses orientations par rapport aux bômes.
- La surface active du mât est alors constituée par une enveloppe 213 souple solidaire de la périphérie de chacun des disques 207 les enfermant ainsi dans une gaine tubulaire qui restera ouverte sur le côté du mât auquel sont articulées les bômes. Cette enveloppe sera avantageusement en toile. Enfin chaque disque est attelé aux disques adjacents par deux câbles 214 qui se prolongent en retour à l'intérieur (ou à l'extérieur) du mât, renvoyés par des poulies en tête, jusqu'à sa base d'où ils peuvent être manoeuvrés. Ainsi, lorsque la surface active est hissée, les câbles 214 sont en tension et l'armature centrale en compression ce qui est favorable pour le comportement du mât par le fait que l'armature centrale est en quelque sorte haubanée.
- La diminution de la voile par prise de ris consiste, avec ce mât, à rapprocher à la base du mât deux disques adjacents et par conséquent deux bômes ou paires de bômes adjacents. La toile de la voile et celle formant surface active se plissent à la base du mât qui pourra à cet effet être pourvu d'un logement pour recueillir ces plis. En empilant ainsi à la base du mât tous les disques 207 les uns sur les autres, la voile est elle-même affalée, et le gréement n'offre plus au vent que la section de l'armature centrale du mât, qui est faible par rapport au mât profilé par la toile, supprimant ainsi la nécessité de mettre en oeuvre un dispositif d'orientation du mât par rapport au vent lorsque le bateau est par exemple au mouillage.
- L'invention trouve une application intéressante dans le domaine des bateaux propulsés principalement ou auxiliairement par le vent. Grâce à la possibilité d'asservir facilement les moyens de commande et d'actionnement, une ou plusieurs unités de gréement selon l'invention pourront être installées sur des navires marchands comme propulsion auxiliaire.
Claims (24)
1.- Gréement pour voilier constitué par un mât tournant (1, 111, 161) comportant une surface (3, 4) active définissant un bord d'attaque de profil sensiblement elliptique, par une voile (7, 17, 27, 117, 162) dont la partie verticale médiane enveloppe ladite partie active et par au moins une bôme inférieure (6, 16, 26, 46, 56, 66, 76, 116, 160), caractérisé en ce que chacun des pans de voile (117a, 117b) situé de part et d'autre de ladite partie médiane est pourvu de lattes de raidissage (123, 163, 163a) espacées verticalement et est attelé à l'extrémité de ladite bôme (116a, 116b), cette dernière pouvant être placée et maintenue dans l'une (6, 16) ou l'autre (6', 16') de deux positions fixes prédéterminées par rapport au plan vertical de symétrie de ladite surface active (3, 4) et dans chacune desquelles ladite bôme forme une angle (A) avec le plan susdit.
2.- Gréement selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une pluralité verticale de bômes (116a, 116b) le long du mât (111) à l'extrémité de chacun d'elles est attelé chacun desdits pans (117, 117a, 162a, 162b).
3.- Gréement selon la revendication 2 caractérisé en ce que ladite surface active (3, 4) est formée sur le mât lui-même (1), les bômes (6) étant articulées audit mât.
4.- Gréement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mât(l) est de section sensiblement elliptique, l'une (3) et l'autre (4) des extrémités de grande courbure du mât constituant respectivement la surface active de bord d'attaque susdite pour l'une et l'autre des positions susdites, les bômes (6) étant articulées (5) audit mât dans son plan de symétrie vertical de transformation de l'une des extrémités (3) en l'autre (4).
5.- Gréement selon la revendication 4, caractérisé en ce* que les moyens pour fixer et maintenir lesdites bômes (6) en rotation par rapport audit mât (1) dans lesdites deux positions sont constitués par des butées d'appui (8, 8') des bômes (6) sur le mât (1) au voisinage de leur articulation.
6.- Gréement selon la revendication 5 caractérisé en ce que les butées (7, 8) sont escamotables dans les bômes (76) et comportant un bras de levier(78a) de commande de leur mise en position active coopérant avec une portion (73) du mât (71).
7.- Gréement selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'articulation (45) des bômes (46) sur le mât (41) est voisine de l'axe de rotation (42) du mât, le mât étant alors évidé sur un secteur de sa section compris entre lesdites surfaces actives et lesdites butées étant constituées par les parois (48) de l'évidement.
8.- Gréement selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une double pluralité de bômes (56, 56a, 116a, 116b), chaque bôme (56, 116a) d'une pluralité étant associée à une bôme (56a, 116b) correspondante de l'autre pluralité pour former une paire de branches situées sensiblement au même niveau, articulées au mât (51, 111) autour d'axes voisins, chaque branche étant associée à un pan de voile tandis que des moyens de liaison amovibles (125) sont prévus entre chaque branche d'une paire pour leur maintien côte à côte.
9.- Gréement selon la revendication 8, caractérisé en ce que les axes d'articulation (55, 55a) de chacun: des branches (116a, 116b) d'une paire sur le mât sont confondus (45).
10.- Gréement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du mât (10) consiste en un triangle curviligne sur la base (lOa) duquel sont articulées lesdites bômes (16), l'orientation des bômes par rapport au mât étant limitée angulairement par deux prolongations (10c, 10d) des côtés latéraux du mât au-delà de ladite base (10a) tandis que les moyens de rappel (18) sont prévus entre les bômes et ces prolongations pour bloquer lesdites articulations.
11.- Gréement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section du mât (10) consiste en un triangle curviligne sur la base (10a) duquel sont articulées lesdites bômes (16), l'orientation des bômes par rapport au mât étant limitée angulairement par deux prolongations (10c, 10d) des côtés latéraux du mât au-delà de ladite base, les bômes étant maintenues par leur extrémité libre par rapport à la structure du bateau tandis que l'axe de rotation (12) du mât est situé en avant de l'axe d'articulation (15) des bômes sur le mât (10).
12.- Gréement selon l'une quelconque des revendications 4 à 11 caractérisé en ce que l'articulation des bômes sur le mât est réalisée au moyen de chariots (121) coulissant le long d'un rail (119) de guidage solidaire du mât.
13.- Gréement selon la revendication 12, caractérisé en ce que chaque bôme (116a) d'une pluralité est attelée à la bôme immédiatement supérieure par un câble (122) reliant son extrémité libre au chariot (121) de ladite bôme supérieure, les deux bômes supérieures ayant en outre leur extrémité libre supportée au moyen d'un bras vertical (122a) appuyé sur la bôme immédiatement inférieure, susceptible d'être replié ou escamoté.
14.- Gréement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le point d'attelage (86a) de chaque bôme au pan de voile correspondant est situé à une distance notable de l'extrémité du pan (87a, 87b).
15.- Gréement selon la revendication 8, caractérisé en ce que chacune des deux bômes supérieures (116a, 116b) est équipée d'un dispositif de bras articulés (124) s'étendant dans un plan horizontal entre un point sensiblement médian de la bôme et un point sensiblement médian du pan de voile correspondant.
16.- Gréement selon la revendication 2, caractérisé, en ce que la surface active définissant le bord d'attaque susdit est constituée par un capotage (62) du mât (61) monté à rotation sur ce dernier, les bômes (66) étant angulairement fixes par rapport au mât (61).
17.- Gréement selon l'une quelconque des revendications 2 à 16, caractérisé en ce que le mât (111) comporte à son sommet une plaque déflectrice (131).
18.- Gréement selon la revendication 12, caractérisé en ce que le mât (111) est équipé à son sommet d'un dispositif pour son orientation, au mouillage dans le lit du vent, constitué par une dérive (152) montée coulissant sur un rail (150) orienté dans le sens de la plus grande dimension de la section du mât.
19.- Gréement selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque latte de raidissage (163, 163a) s'étend jusqu'à proximité de la partie médiane susdite de la voile (162) pour venir au contact avec ledit mât (161) et possède une raideur plus faible sous des efforts transversaux venant de l'intérieur du profil que sous des efforts transversaux venant de l'extérieur du profil.
20.- Gréement selon la revendication 19 caractérisé en ce que la surface active susdite est portée par le mât (161) et en ce qu'il comporte deux bômes (160, 160a) articulées à la base du mât à la manière d'un compas prenant appui dans chacune des positions susdites sur ledit mât (161) et pourvus d'un hale-bas de bômes (172).
21.- Gréement selon la revendication 20, caractérisé en ce que le mât susdit comporte une base (161a) sur laquelle est articulée ladite paire de bômes 160, 160a) et une partie supérieure (161) accouplée en rotation de manière amovible à ladite base.
22.- Gréement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mât susdit comporte une extension supérieure (203) montée à rotation libre dans le mât le long de son axe de rotation, constituant une potence de hissage et de maintien de la partie supérieure de la voile (201).
23.- Gréement selon la revendication 22, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite potence (203) est vue du dessus, distante de son pied d'une valeur égale à la distance séparant le bord d'attaque (205) susdit de l'axe de rotation du mât.
24.- Gréement selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mât est constitué
- par une armature centrale (207) le long de laquelle une pluralité de disques (27), calés en rotation sur l'armature, est montée à coulissement, le profil de chaque disque sensiblement elliptique, correspondant au profil de la surface active active susdite, les disques comportant des moyens d'articulation (211) des bômes(210)au mât et des moyens (212) de butée et d'appui desdites bômes sur le mât pour maintenir celles-ci dans l'une ou l'autre des positions susdites,
- par une enveloppe souple tubulaire (213) dans laquelle les disques(207) sont au moins partiellement enfermés et qui forme ladite surface active et
- par des câbles de manoeuvre (214) de liaison et d'entretoisement de chacun des disques le long du mât.
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