EP0853576A1 - Navire tracte par cerf-volant via un bras articule - Google Patents

Navire tracte par cerf-volant via un bras articule

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EP0853576A1
EP0853576A1 EP96934979A EP96934979A EP0853576A1 EP 0853576 A1 EP0853576 A1 EP 0853576A1 EP 96934979 A EP96934979 A EP 96934979A EP 96934979 A EP96934979 A EP 96934979A EP 0853576 A1 EP0853576 A1 EP 0853576A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
arm
ship
point
kite
wires
Prior art date
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EP96934979A
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German (de)
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EP0853576B1 (fr
Inventor
Pierre Chatelain
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CHATELAIN, PIERRE
DAL MOLIN DENIS
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP0853576A1 publication Critical patent/EP0853576A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0853576B1 publication Critical patent/EP0853576B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B63H9/069—Kite-sails for vessels
    • 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
    • B63H9/069—Kite-sails for vessels
    • B63H9/072—Control arrangements, e.g. for launching or recovery

Definitions

  • the present invention relates to a ship using to move the traction of a kite.
  • wind powered ships use sails, which generally generates, on the one hand a roll torque due jointly to the height of the center of thrust and the direction of this thrust, on the other hand a yaw torque variable due to the displacement of the center of thrust according to the speed of the ship.
  • the object of the vessel according to the invention is to reduce the torques of roll and yaw, by using a kite instead of the sails and an articulated arm as a rigging, by tilting and orienting the arm. articulated so as to approach the center of drift of the ship, the straight line geometrically representing the traction of the kite.
  • the vessel towed by kite comprises an arm articulated by a first end with the vessel, the point of traction of the connecting wires between the kite and the vessel constituting the second end of the arm, the kite being connected to the ship only by the connecting wires.
  • the ship comprises a means of controlling the inclination of the arm allowing its lowering relative to the direction of the connecting wires, a means of controlling the azimuthal orientation of the arm relative to the direction of the connecting wires, the connecting wires all passing through the single point of traction which constitutes the second end of the arm.
  • the ship can also have other characteristics separately or in combination.
  • the articulation of the arm is constituted by a rigid intermediate piece comprising two perpendicular axes of rotation, the first axis, vertical, serving as a connection with the ship, the linked end of the arm adapting to the second axis, the arm and Vertical rotation tax being coplanar.
  • the arm control means in inclination favorably comprises a cord of adjustable length connecting a point of the arm to a point of the intermediate piece or to a mobile point on the ship, or else it comprises a jack connecting a point of the arm at a point in the intermediate piece or at a movable point on the ship.
  • control means of the arm in orientation comprises two ropes of adjustable lengths, the first rope connecting the arm to a point on the ship located in front of the articulated end of the arm, the second rope connecting the arm either at a point on the ship at the rear left of the articulated end of the arm or at a point at the rear right of the articulated end of the arm.
  • the means for controlling the azimuthal orientation of the arm is a means acting directly on the intermediate piece to rotate it around its vertical axis.
  • the ship includes a float located at the free end of the arm.
  • the kite is controlled by its three connecting wires, the first two wires making it possible to rotate the kite, the third wire acting on the incidence of the kite.
  • a pulley is favorably attached to the arm, pulley through which passes a wire whose two strands on either side of the pulley constitute the first two wires, as well as a mechanism located on the arm allowing to adjust the length of the third wire.
  • the ship may favorably include a system having three winding hubs, one for each of the three connecting wires, this system being provided with three functions which can be activated independently of each other, the first function making it possible to wind or simultaneously unwind the three wires of the same variable length, the second function enabling the first wire to be unwound (respectively to wind) and to simultaneously wind (respectively unwind) the second wire of the same variable length, the third function allowing to unwind or wind the third wire of variable length.
  • the ship comprises a device from which all the connecting wires originate and exit in the same direction, this device being able to slide in the corresponding direction and being subjected to the traction of a rope in the direction opposite to the wires. of connection, this rope being connected to the arm so that raising the arm causes the rope to be pulled.
  • the ship comprises a device articulated at the second end of the arm and profiled so as to create an upward force when this second end of the arm is submerged, the ship underway.
  • the ship may also include a ballast capable of being alternately filled with the water surrounding the ship or emptied, the ship under way.
  • the arm is adjustable in length.
  • Figure 1 shows the ship according to the invention, in overview
  • Figure 2 shows the ship according to the invention in front view, as an illustration of its roll behavior
  • Figure 3 shows the ship according to the invention in top view, as an illustration of its yaw behavior
  • Figures 4 to 10 illustrate different characteristics of the ship according to the invention
  • Figures 4 to 8 are low-angle views in which only the arm and its articulation are shown
  • Figures 9 and 10 are general views on which only the part of its connecting son of the kite leaving the ship via the articulated arm is shown
  • Figure 11 illustrates another embodiment and shows a hinge part, in side view
  • Figure 12 illustrates another embodiment and shows an arm, seen from above
  • Figure 13 illustrates another embodiment and shows an arm provided with a control system for connecting wires, seen from above;
  • FIG. 14 illustrates another embodiment and represents the arm provided with a rope for balancing the traction of the kite, in side view
  • Figure 15 illustrates another embodiment and shows the second end of the arm provided with a profiled device, in side view
  • FIG. 16 illustrates another embodiment and represents the ship provided with a ballast in its hull, the latter being seen in transparency to reveal the ballast;
  • Figure 17 illustrates another embodiment and shows, in side view, a telescopic arm provided with a jack, the base of the arm being seen in transparency in the Figure to reveal the jack.
  • the vessel towed by a kite comprises, according to the present invention, a means for controlling the inclination 3 of the arm 1 allowing its lowering relative to the direction 10 of the connecting wires 6, a means for controlling the azimuthal orientation 4 of the arm 1 relative to the direction 10 of the connecting wires 6, the connecting wires 6 all passing through the single point of traction which constitutes the second end 5 of the arm 1.
  • the arm 1 is, from the geometrical point of view, assimilated to the segment formed by its first end 2, called the linked end, and its second end 5, called the free end. Therefore, the free end 5 corresponds to the point of traction.
  • the traction point 5 can be embodied, for example, by a multiple pulley, articulated on the arm 1, through which the connecting wires 6 pass in the direction of the kite.
  • the direction 10 of the connecting wires 6 is understood as the mean direction of the connecting wires 6, but also as the straight line of the same direction passing through the traction point 5.
  • the vertical of the ship being identified by Tax 9, the inclination 3 of the arm 1 is the angle between this axis 9 and the arm 1.
  • the longitudinal axis 7 and Transverse tax 8 of the ship being defined and both horizontal, the orientation 4 of arm 1 is the angle between the projection of arm 1 on the horizontal plane, and Longitudinal tax 7. Note that the three axes 7, 8, 9 are considered to be vectors, and not lines of the physical space.
  • the inclination 3 and the orientation 4 of the arm 1 are controlled by means of any suitable system, non-limiting examples of which are presented below.
  • FIG. 2 illustrates the advantage of controlling the tilt 3 of the arm 1.
  • this control makes it possible, by tilting the arm 1, to lower its free end 5 which constitutes the point of traction of the kite, and therefore also the traction line 10 of the kite.
  • Sufficient lowering of the traction point 5, as in FIG. 2 then makes it possible to pass the traction line 10 near the center of drift 11 of the ship in projection on a vertical plane and transverse to the ship, therefore reducing or even d '' cancel the roll torque on the ship.
  • the general interest of a low roll torque is to reduce the requirement of stability of the ship: with a ship according to the invention, the multiple hull systems, different keels or ballast are no longer necessarily required as for the stability in roll for upwind gaits.
  • the point of traction 5 must be able to be sufficiently lowered to, as seen previously, passing the traction line 10 fairly close to the center of drift 11 so as to cause only a low or even zero roll torque.
  • the required tilt 3 depends on parameters like the site of the kite, the length of the arm 1, the kinematics of the articulation of the arm 1, the relative positions of the articulated end 2 of the arm 1 and of the center of drift 11.
  • FIG. 3 illustrates the advantage of controlling the orientation 4 of the arm 1.
  • this command makes it possible to make negligible, or even zero, the yaw torque exerted by the kite on the ship, whatever the 'look of the latter, simply by orienting the arm 1 so that the straight line 10 is in the same vertical plane as the center of drift 11, as in Figure 3.
  • a complementary use of the orientation control 4 may consist to modify the orientation 4 of the arm 1 from the value which cancels the yaw torque, so as to create a yaw torque, negative or positive, capable of causing the ship to turn, which can in particular be advantageous for transfers upwind edge.
  • the arm 1 With regard to the range of adjustment of the control of the orientation 4 of the arm 1, it is advisable to allow the arm 1 to sweep a field of at least 160 degrees, distributed symmetrically to the left and to the right of Tax longitudinal 7 of the ship on the bow, in order to be able to use the kite's traction in most of the gaits of a ship, from close close to the large drop; a greater amplitude of the orientation 4 of the arm 1 beyond 80 degrees to the left and to the right can however facilitate tacking upwind.
  • the articulation between the latter and the ship can be achieved in various ways: for example and in a nonlimiting manner, flexible by means of ropes or chain links, or else mechanical type with defined axes of rotation.
  • the articulation must be dimensioned to resist the forces resulting from the traction of the kite on the free end 5 of the arm 1, efforts also depending on the means of controlling the inclination 3 of the arm 1. It is advisable, for a simple reason for symmetry, to position the articulation of the arm 1 so that the latter can move symmetrically on the left and right of the ship.
  • the ship comprises as articulation of the arm 1, a rigid intermediate piece 12 comprising two axes of rotation 13, 14 perpendicular, the first axis 13, vertical, serving as a connection with the ship, the linked end 2 of the arm 1 adapting to the second axis 14, the arm 1 and vertical rotation tax 13 being coplanar.
  • This characteristic is a nonlimiting example of the articulation existing between the end 2 of the arm 1 and the ship.
  • the second axis 14 being perpendicular to the first axis 13 which is vertical, therefore remains horizontal.
  • the additional condition of coplanarity between vertical tax 13 and the arm 1 makes it possible to better balance the forces in the arm 1 and the part 12.
  • the linked end 2 of the arm 1 has a fork appearance with two coaxial cylindrical recesses.
  • the axes 13 and 14 are each materialized by a cylindrical recess of the part 12: the first recess, corresponding to Tax 13, is vertical and receives the vertical cylinder 15 which is fixed on the ship, which achieves the articulation making it possible to make vary the orientation 4 of the arm 1.
  • the second cylindrical recess is horizontal; it receives the rod 16 after positioning, in alignment at its two ends, of the two cylindrical recesses of the end 2 of the arm 1, which realizes the articulation making it possible to vary the inclination 3 of the arm 1.
  • Horizontal tax 14 does not necessarily cut Vertical tax 13: it may, in fact, be advantageous to offset the end 2 for structural or bulk reasons.
  • Vertical tax 13 may not be materialized by a real, metallic or other axis: the intermediate part 12 can be widened and include on its edges carriages, at least three, preferably circulating on a circular guide (or only a portion of a circle) horizontal and fixed to the ship, like carriages traveling on a sheet rail; in this case, it is Tax of the circular guide which constitutes Vertical tax 13.
  • Figure 11 illustrates an embodiment of this type.
  • FIG. 5 shows that the ship can comprise as control means of the arm 1 in inclination 3, a cord 17 of adjustable length connecting a point 18 of the arm 1 to a point 19 of the intermediate piece 12.
  • the point 19 being integral with the intermediate piece 12 and not of the ship itself, the pulling of the rope 17 intended to tilt the arm 1 has a neutral effect on its orientation 4.
  • the point 19 must be located under the arm 1 to lower it when the length of the rope 17, thus fulfilling the role of controlling the inclination 3 of the arm 1. It is advisable to position the points 18, 19 in the plane defined by the arm 1 and vertical rotation tax 13, and also so that the rope 17 works at a sufficient distance from the horizontal rotation tax 14 so as not to cause excessive stress in the line 17 and in the part 12, when the kite exerts its traction.
  • the rope can, conventionally, be multiplied by means of multiple pulleys.
  • the ship comprises as a means of controlling the arm 1 in inclination 3, a jack 20 connecting a point 21 of the arm 1 to a point 22 of the intermediate piece 12.
  • This means differs from the previous one only by the use a jack instead of a rope of adjustable length, which also makes it possible to control the raising of the arm 1.
  • Figure 7 illustrates another embodiment of the arm control means.
  • the ship comprises here as a means of controlling the arm 1 in inclination 3, a cord 23 of adjustable length connecting a point 24 of the arm 1 to a point 25 movable on the ship.
  • the difference lies in the fact that the attachment point 25 of the rope 23 is on the ship itself and not on the intermediate piece 12.
  • this point 25 is a mobile carriage symbolized by a point on a guide 26 of the listening rail type (symbolized by a line, Fi_gure 7) fixed to the ship, in the form of a circle centered on the vertical rotation tax 13 of the joint, the rope 23 does not exert a vertical axis moment on the arm 1: the pulling of the rope 23 intended to tilt the arm 1 has, in this case also, a neutral effect on its orientation 4.
  • the ship according to the he invention comprises as control means of the arm 1 in inclination 3, a jack 27 connecting a point 28 of the arm 1 to a point 29 movable on the ship.
  • the mobile point 29 being as before a carriage which can slide on a guide 30 in the form of circle centered on Vertical rotation tax 13 of the articulation, part 31 of the intermediate piece 12 is integral with the carriage (movable point 29): the position of point 29 on the guide 30 is linked to the orientation 4 of the arm 1 and cannot change on its own when the elongation of the jack 27 is controlled.
  • Figure 9 illustrates a ship according to the invention comprising as control means of the arm 1 in orientation 4, two ropes 32, 33 of adjustable lengths, the first rope 32 connecting the arm 1 to a point 34 of the ship located in front of the hinged end 2 of arm 1, the second cord 33 connecting the arm 1 either to a point 35 of the ship located at the rear left of the articulated end 2 of arm 1 or to a point 36 located at the rear right of the articulated end 2 of the arm 1.
  • the coordinated traction of the two ropes 32, 33 on the arm 1 in substantially opposite directions has the effect of imposing on the arm 1 a given orientation 4.
  • the use of the single rope 32 makes it possible to limit the orientation 4 of the arm 1 to a maximum value, in order to prevent the arm 1 from going backwards if it touches the water when the ship is advancing, or retain arm 1 to prevent it from possibly hitting the superstructures of the ship during a close-hauled tack, the kite passing from one side to the other of the ship on the stern of the latter by pulling this makes the arm 1 backwards.
  • Point 35 is used to attach the rope 33 to the ship, depending on whether the arm 1 is oriented on the left side (respectively on the right) of the ship: the work of the rope 33 is thus improved, in particular when this rope 33 is short.
  • the vessel comprises a float 37 located at the free end 5 of the arm 1.
  • the function of this float 37 is to increase the stability of the vessel when stationary, the arm 1 being oriented across the vessel and its free end 5 lowered to the water level.
  • the float 37 can touch the water from various angles because the orientation 4 of the arm 1 is itself variable: it may be necessary for the connection between the float 37 and the arm 1 to be articulated, in particular if the float 37 is profiled.
  • a second function of this float can be, if the control of the inclination 3 of the arm 1 allows its raising, for example if a jack is used, to participate in the recovery of the ship if it has capsized: if Ton raises the arm 1 (when the ship is overturned, this consists, in fact , to lower the arm 1 in the water), the float 37 then exerts a righting torque on the ship.
  • This float 37 can also be removable, or inflatable.
  • FIG. 11 represents a ship which comprises, as means for controlling the azimuthal orientation 4 of the arm 1, a means acting directly on the intermediate piece 12 to rotate it around its vertical axis 13; in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 11, the intermediate piece 12 has a part 38 which can be called an orientation lever.
  • a second part, called orientation guide 39 and integral with the ship, is shown diagrammatically as a circular part, in fact focused on the vertical rotation tax 13 of the intermediate part 12, and has a groove 40 on its external part; when changing the orientation 4 of the arm 1, the end of the orientation lever 38 follows the orientation guide 39: to guide the rotation of the part 12, three guide carriages, of the type of the carriage 60 (the only one of the three shown in Figure 11), distributed on the orientation guide 39 and integral with the intermediate piece 12, could be used.
  • an electric motor 41 drives a hub 42 of vertical axis, located at the end of the orientation lever 38, which coils on one side and unwinds on the other a belt 43, located in the groove 40 of the orientation guide 39; this belt 43 can circle the guide 39 several times to ensure good adhesion to the latter, or be notched.
  • the rotation in one direction or the other of the hub 42 thus controls the displacement of the orientation lever 38 along the orientation guide 39 therefore, ultimately, controls the azimuthal orientation 4 of the arm 1.
  • This example presents no limiting character, in particular on the motorization of the control, which could be manual, a cable linked in its middle at the end of the lever orientation 38 replacing the belt 43 and sliding in the groove 40, the control in orientation 4 then consisting in pulling this cable by its ends or using another type of motorization, or even using a meshing system such as a pinion meshing directly on the orientation guide.
  • the control system can be located on the arm 1 itself, which simplifies the route of the wires 6 to at the free end 5 of the arm.
  • the kite is of the three-wire type, the first two wires 44, 45 making it possible to rotate the kite to the left or to the right, the third wire 46 acting on the incidence of the kite and making it possible to modulate its traction.
  • Figure 12 thus illustrates a first control system for the kite, Figure 13 another, more sophisticated.
  • the ship comprises a pulley 47 fixed to the arm 1 and through which passes a wire, the two strands of which, on either side of the pulley 47, constitute the two steering wires 44, 45 of the kite , as well as a mechanism 48 (a simple blocker in FIG. 12) located on the arm 1 and making it possible to adjust the length of the incidence wire 46.
  • This kite control system is suitable for small vessels.
  • Two handles 49, 50 can be fixed on the steering wires 44, 45, thus allowing a team member to control the direction of the kite; it is then advantageous to locate the pulley 47 far from the traction point 5, which consists, for example, of a triple pulley articulated on the arm 1 to provide maximum amplitude to the movement of these handles 49, 50 and, if the kinematics of the arm 1 allows it, it is practical for the team member concerned, that the handles 49, 50 are, in the middle position, close to the tax of the boat.
  • the blocker 48 can be replaced by a winding system.
  • a safety system if the pilot of the ship falls overboard, can be achieved by acting automatically as a result of Remote Pilot, on the third wire 46; if a traction on this one decreases the incidence of the kite, one can connect the pilot to the end of the third wire 46, which will be drawn when the ship will move away from the pilot fallen overboard. on the contrary, the elongation of the third wire 46 which decreases the incidence, one can provide a system for unlocking or releasing the third wire 46, controlled by pilot remote control (a rope connecting the latter to the unlocking system, an opening carabiner under load, for example).
  • FIG. 13 illustrates a ship which comprises a system having three winding hubs 51, 52, 53, one for each of the three connecting wires 44, 45, 46, this system being provided with three functions which can be activated independently of one another, the first function allowing the three wires 44, 45, 46 to be wound or unrolled simultaneously with the same variable length, the second function making it possible to unwind, respectively to wind, the first wire 44 and to wind, respectively to unwind , simultaneously the second wire 45 of the same variable length, the third function making it possible to unwind or wind the third wire 46 of a variable length.
  • the three hubs 51, 52, 53 are located on the arm 1: the hub 51 controls the first steering wire 44, the hub 52 the second steering wire 45, and the hub 53 the bearing wire 46.
  • the three functions requested can be performed, for example, by means of three electric motors driving the hubs 5152, 53 (one motor for each hub).
  • Each motor must be controlled by the winding speed or the winding length of the wire it controls; for this purpose, it is advisable to provide speed or length sensors at the outlet of the winding hubs 51, 52, 53, because, in practice, the same rotation of two hubs, like those 51, 52 of the steering wires 44, 45, does not wind (does not unwind) necessarily the same length of wire, this being due both to the variations in the actual winding on the hubs, as to the differences in tension of the wires, this problem being all the more present as the lengths of wire are important.
  • the three motors are synchronized for the first function, so as to ensure identical winding speeds; for the second function, the first two motors operate so as to ensure opposite winding speeds, the third motor being stopped; for the third function, only the third motor is used.
  • a particular advantage of such a motorization lies in the possibility of rapidly winding all of the connecting wires 44, 45, 46 in the event of the kite being vented due to both a piloting error and a sudden drop. and momentary wind: the rapid winding of the connecting wires 6 makes it possible, like the backward kiteboarder, to recreate relative wind and to continue to control the kite.
  • the ship comprises a device 54 from which all the connecting wires 6 come from and exit in the same direction, this device 54 being able to slide in the corresponding direction and being subjected to the traction of a rope 55 in the direction opposite the connecting wires 6, this rope 55 being connected to the arm 1 so that raising the arm 1 causes traction on the rope 55.
  • the advantage of this embodiment is to provide assistance by means of control of the inclination 3 of the arm 1, proportional to the traction of the kite. In fact, the more the kite pulls via its connecting wires 6, the greater the effort to be provided by the tilt control means 3 to lower the arm 1. We use this tensile force of the connecting wires 6 to assist the lowering of the arm 1.
  • the device 54 comprises, if necessary, the control system of the connecting wires 6; for example, in the case illustrated in Figure 12, it could be a frame, supporting both the pulley 47 and the blocker 48, sliding along the arm 1. In the case illustrated in Figure 13, it could be the control system itself sliding along the arm 1.
  • the drift center 11 is situated vertically under the linked end 2 of the arm 1, and the connecting wires 6 come out of the device 54 towards the free end 5 of the arm 1; the device 54 therefore slides along the arm 1.
  • the rope 55 passes through the linked end 2 of the arm 1, bypasses the point 56 located at the third of the segment [linked end 2 - center of drift 111, and joins point 57 located at the third of the segment [linked end 2 - traction point 5], after making a round trip between points 56 and 57: the rope 55 is tripled between points 56 and 57 by means, for example , a double pulley at point 56 and a becket pulley at point 57.
  • the amplitude of the sliding of the device 54 must be provided on the arm 1: in the case of Figure 14, if the arm 1 must be able to be tilted between the horizontal and the vertical, this amplitude is worth approximately 40% of the length of the arm 1 (segment linked end 2 - point of traction 5).
  • the ship comprises a device 58, articulated at the second end 5 of the arm 1 and profiled so as to create an upward force when this second end 5 of the arm 1 is submerged, the ship under way.
  • the arm 1 is, in general, oriented generally on the front of the ship; if for some reason, an excessive list or a higher wave for example, the tip 5 of the arm 1 meets Teau, it is possible, depending on its shape, that it tends to want to sink more in Teau, which could possibly unbalance the ship.
  • one can either profile the arm 1 differently so as not to create this downward force, or therefore add at its end 5 a profiled device 58, for example as in FIG.
  • a simple inclined plane which will hydrodynamically create an upward force upon immersion.
  • This device 58 must be able to orient itself in the tax of the ship, whatever the proper orientation 4 of the arm 1, so it is articulated.
  • the articulation can be a simple axis 59, vertical for the current inclination 3 of the arm 1 the current inclination 3 is horizontal in FIG. 15, or it can be a ball joint.
  • This device can also be combined with a float 37 as described above.
  • FIG. 16 illustrates a ship comprising a ballast 60 capable of being alternately filled with the water surrounding the ship or emptied, the ship under way.
  • the interest of this comes from the use of a kite to tow a ship.
  • the traction of the kite on the ship determines an ascending vertical component, for example of 50% of its value, when the kite is 30 degrees on the horizon; this vertical component has a positive effect on the ship since it lightens it, thus reducing its apparent weight; however, above a certain wind speed, the apparent weight of the ship may become too low: the ship may then temporarily leave the water, which cancels the work of its anti-drift plans, thus harming the course of the ship and at its overall speed.
  • ballast 60 which is filled with water, for example by means of the reversible pump 61, when the ship picks up speed and, therefore, that the relative wind increases, so as to keep a sufficient apparent weight: the ship can thus go faster, because the anti-drift plans work effectively. Conversely, when the ship loses speed, voluntarily or when the real wind decreases, the ballast 60 is emptied so as to lighten the ship, for example by means of the reversible pump 61.
  • the ballast 60 Unlike the ballasts of conventional monohulls, designed so as to move the water from one side to the other of the ship, the ballast 60 must be well balanced laterally so as not to create a parasitic deposit on the ship, which does not however prevent it from being designed in several volumes.
  • the vessel has its arm adjustable in length. We have seen above about the embodiment shown in Figure 2, the influence of the length of the arm 1. A longer arm allows to obtain the same position of the straight line 10, so the same balance in heel of the ship, with a pull point 5 located higher, which is an advantage. Conversely, a shorter arm is certainly more resistant.
  • the advantage of being able to adjust the arm 1 in length is to be able, by lengthening it, to locate the traction point 5 higher: this makes it possible, for example, to adapt to larger seas so as to prevent the arm 1 does not touch the water too often.
  • the length of the arm 1 can be adjusted during navigation, as shown in Figure 17 with a telescopic arm 1 in two parts 62 and 63 supporting respectively its linked end 2 and its free end 5, a jack 64 located inside the part 62 making it possible to slide the part 63 relative to the part 62, it is possible to a certain extent depending on the possible amplitude of the variation in length of arm 1 to control the heeling balance of arm 1 with this length adjustment, and leaving the inclination 3 of arm 1 fixed: in fact, the variation in length of arm 1 modifies the position of the point of traction 5, therefore of the traction line 10, which makes it possible to adapt to different sites of the kite (that is to say different inclinations of the line 10).
  • the ship according to the invention is therefore particularly intended for rapid movement thanks to the wind.

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Abstract

L'invention concerne un navire utilisant le vent pour se déplacer sans générer de couples de roulis et de lacet importants. Ce navire qui est tracté par cerf-volant, comporte un bras (1) articulé par une extrémité (2) avec le navire, et des moyens de commande du bras (1) en inclinaison (3) et en orientation (4), l'extrémité libre (5) du bras (1) constituant le point de traction où les fils de liaison (6) quittent le navire pour rejoindre le cerf-volant. Une inclinaison (3) et une orientation (4) adéquates du bras (1) font passer la droite de traction (10) du cerf-volant près du centre de dérive (11) du navire, réduisant, voire annulant les couples de roulis et de lacet. Le navire selon l'invention est particulièrement destiné au déplacement rapide grâce au vent.

Description

Navire tracté par cerf-volant via un bras articulé.
La présente invention concerne un navire utilisant pour se déplacer la traction d'un cerf-volant.
Traditionnellement, les navires à propulsion éolienne utilisent des voiles, ce qui engendre généralement, d'une part un couple de roulis dû conjointement à la hauteur du centre de poussée vélique et à la direction de cette poussée, d'autre part un couple de lacet variable dû au déplacement du centre de poussée vélique en fonction de l'allure du navire.
Le navire selon l'invention a pour objet de réduire les couples de roulis et de lacet, par l'utilisation d'un cerf-volant à la place des voiles et d'un bras articulé comme gréement, en inclinant et en orientant le bras articulé de façon à rapprocher du centre de dérive du navire, la droite représentant géométriquement la traction du cerf-volant. A cet effet, le navire tracté par cerf-volant comporte un bras articulé par une première extrémité avec le navire, le point de traction des fils de liaison entre le cerf-volant et le navire constituant la deuxième extrémité du bras, le cerf-volant n'étant relié au navire que par les fils de liaison. Selon une caractéristique de l'invention, il comporte un moyen de commande de l'inclinaison du bras permettant son abaissement par rapport à la direction des fils de liaison, un moyen de commande de l'orientation azimutale du bras par rapport à la direction des fils de liaison, les fils de liaison passant tous par l'unique point de traction qui constitue la deuxième extrémité du bras. Selon des modes particuliers de réalisation, le navire peut également présenter d'autres caractéristiques séparément ou en combinaison.
De préférence, l'articulation du bras est constituée par une pièce intermédiaire rigide comprenant deux axes de rotation perpendiculaires, le premier axe, vertical, servant de liaison avec le navire, l'extrémité liée du bras s'adaptant au deuxième axe, le bras et Taxe vertical de rotation étant coplanaires. Dans ce cas, le moyen de commande du bras en inclinaison comprend favorablement un cordage de longueur réglable reliant un point du bras à un point de la pièce intermédiaire ou à un point mobile sur le navire, ou bien il comprend un vérin reliant un point du bras à un point de la pièce intermédiaire ou à un point mobile sur le navire.
Dans un autre mode de réalisation, le moyen de commande du bras en orientation comprend deux cordages de longueurs réglables, le premier cordage reliant le bras à un point du navire situé en avant de l'extrémité articulée du bras, le deuxième cordage reliant le bras indifféremment à un point du navire situé à l'arrière gauche de l'extrémité articulée du bras ou à un point situé à l'arrière droite de l'extrémité articulée du bras.
Dans encore un mode de réalisation, le moyen de commande de l'orientation azimutale du bras est un moyen agissant directement sur la pièce intermédiaire pour la faire tourner autour de son axe vertical. De préférence, le navire comporte un flotteur situé à l'extrémité libre du bras.
De préférence aussi, le cerf-volant est commandé par ses fils de liaison au nombre de trois, les deux premiers fils permettant de faire tourner le cerf-volant, le troisième fil agissant sur l'incidence du cerf-volant.
Une poulie est favoralement fixée au bras, poulie par laquelle passe un fil dont les deux brins de part et d'autre de la poulie constituent les deux premiers fils, ainsi qu'un mécanisme situé sur le bras permettant de régler la longueur du troisième fil. Dans ce cas, le navire peut favorablement comporter un système présentant trois moyeux d'enroulement, un pour chacun des trois fils de liaison, ce système étant muni de trois fonctions activables indépendamment les unes des autres, la première fonction permettant d'enrouler ou de dérouler simultanément les trois fils d'une même longueur variable, la deuxième fonction permettant de dérouler (respectivement d'enrouler) le premier fil et d'enrouler (respectivement de dérouler) simultanément le deuxième fil d'une même longueur variable, la troisième fonction permettant de dérouler ou d'enrouler le troisième fil d'une longueur variable.
Selon un mode de réalisation, le navire comporte un dispositif duquel tous les fils de liaison sont issus et sortent dans le même sens, ce dispositif pouvant coulisser dans la direction correspondante et étant soumis à la traction d'un filin dans le sens opposé aux fils de liaison, ce filin étant relié au bras de façon qu'un relèvement du bras entraîne une traction du filin.
Selon un autre mode de réalisation, le navire comporte un dispositif articulé à la deuxième extrémité du bras et profilé de manière à créer une force vers le haut lorsque cette deuxième extrémité du bras est immergée, le navire faisant route.
Le navire peut également comporter un ballast susceptible d'être alternativement rempli avec l'eau environnant le navire ou vidé, le navire faisant route.
Selon encore un autre mode de réalisation, le bras est réglable en longueur.
Pour une meilleure compréhension de la présente invention, ainsi que d'autres objets, avantages et possibilités de celle-ci, on se référera à la description suivante donnée à titre non limitatif et aux revendications annexées, en combinaison avec les dessins décrits ci-dessous sur lesquels :
La Figure 1 représente le navire selon l'invention, en vue d'ensemble; La Figure 2 représente le navire selon l'invention en vue de devant, comme illustration de son comportement en roulis ;
La Figure 3 représente le navire selon l'invention en vue de dessus, comme illustration de son comportement en lacet ;
Les Figures 4 à 10 illustrent différentes caractéristiques du navire selon l'invention; les Figures 4 à 8 sont des vues en contre- plongée sur lesquelles seuls le bras et son articulation sont représentés; les Figures 9 et 10 sont des vues d'ensemble sur lesquelles seule la partie de ses fils de liaison du cerf-volant partant du navire via le bras articulé est représentée ; La Figure 11 illustre un autre mode de réalisation et représente une pièce d'articulation, en vue de côté ;
La Figure 12 illustre un autre mode de réalisation et représente un bras, en vue de dessus ;
La Figure 13 illustre un autre mode de réalisation et représente un bras muni d'un système de commande des fils de liaison, en vue de dessus ;
La Figure 14 illustre un autre mode de réalisation et représente le bras muni d'un filin d'équilibrage de la traction du cerf-volant, en vue de côté ; La Figure 15 illustre un autre mode de réalisation et représente la deuxième extrémité du bras munie d'un dispositif profilé, en vue de côté ;
La Figure 16 illustre un autre mode de réalisation et représente le navire muni d'un ballast dans sa coque, celle-ci étant vue en transparence pour laisser apparaître le ballast ; et
La Figure 17 illustre un autre mode de réalisation et représente, en vue de côté, un bras télescopique muni d'un vérin, la base du bras étant vue en transparence sur la Figure pour laisser apparaître le vérin.
En référence maintenant à la Figure 1, le navire tracté par cerf-volant comporte, selon la présente invention, un moyen de commande de l'inclinaison 3 du bras 1 permettant son abaissement par rapport à la direction 10 des fils de liaison 6, un moyen de commande de l'orientation azimutale 4 du bras 1 par rapport à la direction 10 des fils de liaison 6, les fils de liaison 6 passant tous par l'unique point de traction qui constitue la deuxième extrémité 5 du bras 1. Dans toute la description, le bras 1 est, du point de vue géométrique, assimilé au segment formé par sa première extrémité 2, dite extrémité liée, et sa deuxième extrémité 5, dite extrémité libre. De ce fait, l'extrémité libre 5 correspond au point de traction. Le point de traction 5 peut être matérialisé, par exemple, par une poulie multiple, articulée sur le bras 1, par laquelle passent les fils de liaison 6 en direction du cerf-volant. La. direction 10 des fils de liaison 6 s'entend comme la direction moyenne des fils de liaison 6, mais aussi comme la droite de même direction passant par le point de traction 5. En ce sens, elle est ici assimilée à la droite de traction du cerf-volant, et ces deux appellations sont utilisées indifféremment : en effet, compte tenu du fait que chacun des fils de liaison 6 exerce sur le point de traction 5 une force qui est, par définition physique caractéristique d'un fil, dirigée dans Taxe du fil considéré et toujours tractrice, d'une part la droite de traction du cerf- volant, qui est la résultante des forces élémentaires exercées par chacun des fils de liaison 6, passe par le point de traction 5, d'autre part, cette même droite de traction est orientée à l'intérieur du faisceau des fils de liaison 6 en direction du cerf-volant, faisceau qui a pour sommet le point de traction 5. En remarquant que l'angle au sommet de ce faisceau est faible, de Tordre de quelques degrés compte tenu de Téloignement du cerf-volant, l'approximation qui consiste à assimiler la droite de traction du cerf-volant à la direction 10 des fils de liaison 6 est donc justifiée.
La verticale du navire étant identifiée par Taxe 9, l'inclinaison 3 du bras 1 est l'angle entre cet axe 9 et le bras 1. L'axe longitudinal 7 et Taxe transversal 8 du navire étant définis et tous deux horizontaux, l'orientation 4 du bras 1 est l'angle entre la projection du bras 1 sur le plan horizontal, et Taxe longitudinal 7. A noter que les trois axes 7, 8, 9 sont considérés comme étant des vecteurs, et non des droites de l'espace physique. L'inclinaison 3 et l'orientation 4 du bras 1 sont commandées au moyen de tout système adapté dont des exemples non limitatifs sont présentés ci-après.
La Figure 2 illustre l'intérêt de la commande de l'inclinaison 3 du bras 1. En effet, cette commande permet, en inclinant le bras 1, d'abaisser son extrémité libre 5 qui constitue le point de traction du cerf-volant, et donc aussi la droite de traction 10 du cerf-volant. Un abaissement suffisant du point de traction 5, comme sur la Figure 2, permet alors de faire passer la droite de traction 10 à proximité du centre de dérive 11 du navire en projection sur un plan vertical et transversal au navire, donc de réduire voire d'annuler le couple de roulis sur le navire.
L'intérêt général d'un faible couple de roulis est de diminuer l'exigence de stabilité du navire : avec un navire selon l'invention, les systèmes de coques multiples, quilles ou lests divers ne sont plus requis nécessairement quant à la stabilité en roulis pour les allures au près.
En ce qui concerne l'amplitude de réglage de la commande de l'inclinaison 3 du bras 1, lorsque le cerf-volant est incliné de façon à créer une composante horizontale de traction sur le navire, le point de traction 5 doit pouvoir être suffisamment abaissé pour, comme on Ta vu précédemment, faire passer la droite de traction 10 assez près du centre de dérive 11 de façon à n'occasionner qu'un couple de roulis faible, voire nul. L'inclinaison 3 requise est fonction de paramètres comme le site du cerf-volant, la longueur du bras 1, la cinématique de l'articulation du bras 1, les positions relatives de l'extrémité articulée 2 du bras 1 et du centre de dérive 11. D'autre part, il est conseillé de pouvoir suffisamment relever le bras 1 pour que, lorsque le cerf-volant est en position quasi verticale, afin de peu déplacer le navire, la traction verticale du cerf-volant ne fasse pas contregîter le navire de façon excessive et n'entraîne pas non plus de contraintes trop importantes dans le bras 1 et la commande de son inclinaison 3. II faut remarquer que, si la commande de l'inclinaison 3 du bras 1 doit, bien entendu, être dimensionnée structurellement pour permettre l'abaissement du bras 1 malgré la traction en sens opposé exercée par le cerf-volant sur l'extrémité libre 5, par contre il n'est pas nécessaire que la commande de l'inclinaison 3 du bras 1 soit conçue aussi pour relever le bras 1. En effet, on a vu que c'était l'abaissement de l'extrémité libre 5 du bras 1 qui était la condition de réduction voire d'annulation du couple de roulis. Dans ces conditions, des cordages tirant le bras 1 vers le bas peuvent être utilisés pour régler une inclinaison 3 minimale, comme ceci est réalisé dans certains modes de réalisation préférés indiqués ci-après. Cependant, une commande de l'inclinaison 3 permettant le relèvement du bras 1, telle qu'un vérin, peut être utile si Ton veut utiliser le bras 1 pour redresser le navire, si ce dernier a chaviré, en utilisant un flotteur éventuellement amovible ou gonflable prévu, par exemple, à l'extrémité libre 5.
En ce qui concerne la longueur du bras 1, on peut se rendre compte, sur la Figure 2, qu'un bras 1 qui serait plus court tout en gardant son extrémité libre 5 sur la droite de traction 10 pour créer le même couple de roulis sensiblement nul dans le cas de la Figure 2, aurait cette extrémité libre 5 située plus bas sur cette même droite 10: un bras 1 plus court a son extrémité libre 5 plus près de Teau. Un bras 1 plus long subit des contraintes plus importantes et présente une inertie supérieure.
La Figure 3 illustre l'intérêt de la commande de l'orientation 4 du bras 1. En effet, cette commande permet de rendre négligeable, voire nul, le couple de lacet exercé par le cerf-volant sur le navire, quelle que soit l'allure de ce dernier, simplement en orientant le bras 1 de façon que la droite 10 soit dans le même plan vertical que le centre de dérive 11, comme sur la Figure 3. Une utilisation complémentaire de la commande de l'orientation 4 peut consister à modifier l'orientation 4 du bras 1 à partir de la valeur qui annule le couple de lacet, de façon à créer un couple de lacet, négatif ou positif, susceptible de faire tourner le navire, ce qui peut notamment être intéressant pour les virements de bord au près. Il est intéressant de positionner, autant que possible, le centre de dérive 11 à la verticale du point de rotation du bras en orientation 4; dans ce cas, lorsque le bras 1 s'aligne naturellement sur la direction 10, le navire est neutre en lacet : ceci permet de réduire les efforts manuels ou provenant d'une source d'énergie à exercer pour la commande en orientation 4 du bras 1. En ce qui concerne l'amplitude de réglage de la commande de l'orientation 4 du bras 1, il est conseillé de permettre au bras 1 de balayer un champ de 160 degrés au moins, réparti symétriquement à gauche et à droite de Taxe longitudinal 7 du navire sur l'avant, afin de pouvoir utiliser la traction du cerf-volant dans la plupart des allures d'un navire, du près serré au grand largue; une amplitude plus importante de l'orientation 4 du bras 1 au-delà de 80 degrés à gauche et à droite peut cependant faciliter les virements de bord au près. Le fait d'avoir, conformément à l'invention, un point unique de traction 5 (celui-ci pouvant être réalisé en pratique par une poulie multiple comme on Ta vu plus haut) est très important, l'exemple du cas d'un cerf-volant commandé par ses deux fils de liaison pouvant l'illustrer; pour ce type de cerf-volant, en effet, la traction sur Tun ou l'autre des fils permet de faire tourner le cerf-volant: on utilise donc ces deux fils pour diriger le cerf-volant. Un navire étant constamment soumis à des oscillations en tous sens: tangage, roulis, lacet, si, contrairement à l'invention, les deux fils partaient de deux points différents du navire pour rejoindre le cerf-volant, (comme dans le document DE-U-87 02 480 selon lequel les fils partent de chaque extrémité d'une barre articulée en son milieu à l'extrémité d'une sorte de bras), il est clair que, l'orientation générale du segment constitué par ces deux points variant avec celle du navire, cela équivaudrait à tirer sur un des fils et à relâcher l'autre: on aurait donc une commande parasite, d'autant plus importante que le segment est grand ; il faudrait alors effectuer des actions correctrices permanentes sur le système de commande, par exemple en modifiant constamment l'orientation du segment par rapport au navire de façon qu'elle reste constante dans l'espace (donc à l'opposé des oscillations du navire), ou par enroulement/déroulement des deux fils. Par contre, lorsque, selon la présente invention, les fils quittent tous le navire via l'extrémité libre 5 du bras 1 et de façon suffisamment rapprochée, ce qui correspond en fait à un segment de longueur quasiment nulle et peut être assimilé à un point unique au regard de Téloignement du cerf-volant, ce phénomène n'existe plus : la commande du cerf-volant est alors, toutes choses égales par ailleurs, beaucoup plus stable.
En ce qui concerne l'extrémité articulée 2 du bras 1, l'articulation entre ce dernier et le navire peut être réalisée de diverses manières : par exemple et de manière non limitative, souple au moyen de cordages ou de maillons de chaîne, ou bien de type mécanique avec des axes de rotation définis. L'articulation doit être dimensionnée pour résister aux efforts résultant de la traction du cerf-volant sur l'extrémité libre 5 du bras 1, efforts dépendant aussi du moyen de commande de l'inclinaison 3 du bras 1. Il est conseillé, pour une simple raison de symétrie, de positionner l'articulation du bras 1 de façon que ce dernier puisse se déplacer de manière symétrique sur la gauche et la droite du navire. Du fait que la traction exercée par le cerf-volant sur le navire présente une composante verticale, il est recommandé de positionner l'articulation du bras 1 par rapport au centre de gravité du navire, de façon que l'action du cerf-volant ait tendance à soulever Tavant du navire et non Tarrière. Pour la stabilité de route du navire, il peut être intéressant de situer le centre de dérive 11 du navire approximativement à la même cote longitudinale que l'articulation du bras 1.
En référence maintenant à la Figure 4, le navire, selon la présente invention, comporte comme articulation du bras 1, une pièce intermédiaire 12 rigide comprenant deux axes de rotation 13, 14 perpendiculaires, le premier axe 13, vertical, servant de liaison avec le navire, l'extrémité liée 2 du bras 1 s'adaptant au deuxième axe 14, le bras 1 et Taxe vertical de rotation 13 étant coplanaires. Cette caractéristique est un exemple non limitatif de l'articulation existant entre l'extrémité 2 du bras 1 et le navire. Bien qu'entraîné par la rotation de la pièce intermédiaire 12 autour de Taxe 13, le deuxième axe 14, étant perpendiculaire au premier axe 13 qui est vertical, reste donc horizontal. La condition supplémentaire de coplanarité entre Taxe vertical 13 et le bras 1 permet de mieux équilibrer les efforts dans le bras 1 et la pièce 12. La Figure 4 donne un exemple non limitatif de réalisation d'une telle articulation : Textrémité liée 2 du bras 1 présente un aspect en fourchette avec deux évidements cylindriques coaxiaux. Les axes 13 et 14 sont matérialisés chacun par un évidement cylindrique de la pièce 12 : le premier évidement, correspondant à Taxe 13, est vertical et reçoit le cylindre vertical 15 qui est fixé sur le navire, ce qui réalise l'articulation permettant de faire varier l'orientation 4 du bras 1. Le deuxième évidement cylindrique est horizontal ; il reçoit la tige 16 après positionnement, en alignement à ses deux extrémités, des deux évidements cylindriques de l'extrémité 2 du bras 1, ce qui réalise l'articulation permettant de faire varier l'inclinaison 3 du bras 1. Il faut noter que, comme illustré sur la Figure 4, Taxe horizontal 14 ne coupe pas obligatoirement Taxe vertical 13 : il peut, en effet, être intéressant de déporter l'extrémité 2 pour des raisons structurelles ou d'encombrement.
D'autres variantes peuvent être apportées. Par exemple, Taxe vertical 13 peut ne pas être matérialisé par un axe réel, métallique ou autre : la pièce intermédiaire 12 peut être élargie et comporter sur ses bords des chariots, trois au minimum, de préférence circulant sur un guide circulaire (ou seulement une portion de cercle) horizontal et fixé sur le navire, à l'instar de chariots circulant sur un rail d'écoute ; dans ce cas, c'est Taxe du guide circulaire qui constitue Taxe vertical 13. La Figure 11 illustre une réalisation de ce type.
La Figure 5 montre que le navire peut comporter comme moyen de commande du bras 1 en inclinaison 3, un cordage 17 de longueur réglable reliant un point 18 du bras 1 à un point 19 de la pièce intermédiaire 12. Le point 19 étant solidaire de la pièce intermédiaire 12 et non du navire proprement dit, la traction du cordage 17 destinée à incliner le bras 1 a un effet neutre sur son orientation 4. Le point 19 doit être situé sous le bras 1 pour l'abaisser quand on réduit la longueur du cordage 17, remplissant ainsi le rôle de commande en inclinaison 3 du bras 1. Il est conseillé de positionner les points 18, 19 dans le plan défini par le bras 1 et Taxe vertical de rotation 13, et de façon aussi à ce que le cordage 17 travaille à une distance suffisante de Taxe horizontal de rotation 14 afin de ne pas occasionner de contraintes trop importantes dans le cordage 17 et dans la pièce 12, quand le cerf-volant exerce sa traction. Bien entendu, le cordage peut, classiquement, être démultiplié au moyen de poulies multiples. Sur la Figure 6, le navire comporte comme moyen de commande du bras 1 en inclinaison 3, un vérin 20 reliant un point 21 du bras 1 à un point 22 de la pièce intermédiaire 12. Ce moyen ne diffère du précédent que par l'utilisation d'un vérin à la place d'un cordage de longueur réglable, ce qui permet de commander également le relèvement du bras 1.
La Figure 7 illustre un autre mode de réalisation du moyen de commande du bras. Le navire comporte ici comme moyen de commande du bras 1 en inclinaison 3, un cordage 23 de longueur réglable reliant un point 24 du bras 1 à un point 25 mobile sur le navire. La différence réside dans le fait que le point d'attache 25 du cordage 23 est sur le navire lui-même et non sur la pièce intermédiaire 12. A titre d'exemple non limitatif, si, comme sur la Figure 7, ce point 25 est un chariot mobile symbolisé par un point sur un guide 26 de type rail d'écoute (symbolisé par une ligne, Fi_gure 7) fixé au navire, en forme de cercle centré sur Taxe vertical de rotation 13 de l'articulation, le cordage 23 n'exerce pas de moment d'axe vertical sur le bras 1 : la traction du cordage 23 destinée à incliner le bras 1 a, dans ce cas aussi, un effet neutre sur son orientation 4. Sur la Figure 8, le navire selon l'invention comporte comme moyen de commande du bras 1 en inclinaison 3, un vérin 27 reliant un point 28 du bras 1 à un point 29 mobile sur le navire. Il ne diffère du précédent que par l'utilisation d'un vérin à la place d'un cordage de longueur réglable, ce qui permet de commander également le relèvement du bras 1. Cependant, il peut être nécessaire de prévenir le coulissement intempestif du point mobile 29, lors des efforts en extension du vérin 27 pour relever le bras 1. Comme illustré sur la Figure 8, à titre d'exemple non limitatif, le point mobile 29 étant comme précédemment un chariot pouvant coulisser sur un guide 30 en forme de cercle centré sur Taxe vertical de rotation 13 de l'articulation, une partie 31 de la pièce intermédiaire 12 est solidaire du chariot (point mobile 29) : la position du point 29 sur le guide 30 est liée à l'orientation 4 du bras 1 et ne peut se modifier d'elle-même quand on commande l'allongement du vérin 27.
La Figure 9 illustre un navire selon l'invention comportant comme moyen de commande du bras 1 en orientation 4, deux cordages 32, 33 de longueurs réglables, le premier cordage 32 reliant le bras 1 à un point 34 du navire situé en avant de l'extrémité articulée 2 du bras 1, le deuxième cordage 33 reliant le bras 1 indifféremment à un point 35 du navire situé à l'arrière gauche de l'extrémité articulée 2 du bras 1 ou à un point 36 situé à l'arrière droite de l'extrémité articulée 2 du bras 1. La traction coordonnée des deux cordages 32, 33 sur le bras 1 dans des directions sensiblement opposées a pour effet d'imposer au bras 1 une orientation 4 donnée. L'utilisation du seul cordage 32 permet de limiter l'orientation 4 du bras 1 à une valeur maximale, en vue d'empêcher le bras 1 de partir vers l'arrière s'il touche l'eau quand le navire avance, ou de retenir le bras 1 pour l'empêcher de heurter éventuellement des superstructures du navire lors d'un virement de bord au près, le cerf-volant passant d'un côté à l'autre du navire sur l'arrière de ce dernier en tirant de ce fait le bras 1 vers l'arrière. Le point 35, respectivement le point 36, est utilisé pour rattacher le cordage 33 au navire, selon que le bras 1 est orienté sur la jauche (respectivement sur la droite) du navire : le travail du cordage 33 est ainsi amélioré, notamment quand ce cordage 33 est court.
Sur la Figure 10, le navire comporte un flotteur 37 situé à l'extrémité libre 5 du bras 1. La fonction de ce flotteur 37 est d'augmenter la stabilité du navire à l'arrêt, le bras 1 étant orienté en travers du navire et son extrémité libre 5 abaissée au niveau de l'eau. Quand le navire avance, le flotteur 37 peut toucher Teau sous des angles variés du fait que l'orientation 4 du bras 1 est elle-même variable : il peut être nécessaire que la liaison entre le flotteur 37 et le bras 1 soit articulée, notamment si le flotteur 37 est profilé. Une deuxième fonction de ce flotteur peut être, si la commande de l'inclinaison 3 du bras 1 permet son relèvement, par exemple si un vérin est utilisé, de participer au redressement du navire si celui- ci a chaviré : si Ton relève le bras 1 (lorsque le navire est retourné, cela consiste, en fait, à abaisser le bras 1 dans l'eau), le flotteur 37 exerce alors un couple de redressement sur le navire. Ce flotteur 37 peut être aussi amovible, ou gonflable.
La Figure 11 représente un navire qui comporte comme moyen de commande de l'orientation azimutale 4 du bras 1 un moyen agissant directement sur la pièce intermédiaire 12 pour la faire tourner autour de son axe vertical 13 ; dans l'exemple de réalisation illustré sur la Figure 11, la pièce intermédiaire 12 possède une partie 38 que Ton peut appeler levier d'orientation. Une deuxième pièce, appelée guide d'orientation 39 et solidaire du navire, est schématisée comme une pièce circulaire, axée de fait sur Taxe de rotation vertical 13 de la pièce intermédiaire 12, et présente une gorge 40 sur sa partie externe; lors des changements de l'orientation 4 du bras 1, l'extrémité du levier d'orientation 38 suit le guide d'orientation 39 : pour guider la rotation de la pièce 12, trois chariots de guidage, du type du chariot 60 (le seul des trois représenté sur la Figure 11), répartis sur le guide d'orientation 39 et solidaires de la pièce intermédiaire 12, pourraient être utilisés. Sur la Figure 11, un moteur électrique 41 entraîne un moyeu 42 d'axe vertical, situé à l'extrémité du levier d'orientation 38, qui embobine d'un côté et débobine de l'autre une courroie 43, située dans la gorge 40 du guide d'orientation 39; cette courroie 43 peut faire plusieurs fois le tour du guide 39 pour assurer une bonne adhérence sur ce dernier, ou être crantée. La rotation dans un sens ou dans l'autre du moyeu 42 commande ainsi le déplacement du levier d'orientation 38 le long du guide d'orientation 39 donc, finalement, commande l'orientation azimutale 4 du bras 1. Cet exemple ne présente aucun caractère limitatif, notamment sur la motorisation de la commande, laquelle pourrait être manuelle, un câble lié en son milieu à l'extrémité du levier d'orientation 38 remplaçant la courroie 43 et coulissant dans la gorge 40, la commande en orientation 4 consistant alors à tirer sur ce câble par ses extrémités ou utiliser un autre type de motorisation, ou encore utiliser un système à engrènement tel qu'un pignon engrenant directement sur le guide d'orientation.
Quand le cerf-volant utilisé est du type commandé par les fils de liaison 6, ce qui est un cas très courant, le système de commande peut être situé sur le bras 1 lui-même, ce qui simplifie le parcours des fils 6 jusqu'à l'extrémité libre 5 du bras. Ci-dessous deux exemples d'un tel système de commande sont donnés dans le cas où le cerf-volant est du type à trois fils, les deux premiers fils 44, 45 permettant de faire tourner le cerf-volant à gauche ou à droite, le troisième fil 46 agissant sur l'incidence du cerf-volant et permettant de moduler sa traction. La Figure 12 illustre ainsi un premier système de commande du cerf-volant, la Figure 13 un autre, plus sophistiqué.
Sur la Figure 12, le navire comporte une poulie 47 fixée au bras 1 et par laquelle passe un fil dont les deux brins, de part et d'autre de la poulie 47, constituent les deux fils de direction 44, 45 du cerf-volant, ainsi qu'un mécanisme 48 (un simple bloqueur sur la Figure 12) situé sur le bras 1 et permettant de régler la longueur du fil d'incidence 46. Ce système de commande du cerf-volant est adapté aux navires de petite taille. Deux poignées 49, 50 peuvent être fixées sur les fils de direction 44, 45, permettant ainsi à un équipier de commander la direction du cerf-volant ; il est alors intéressant de situer la poulie 47 loin du point de traction 5, lequel consiste, par exemple, en une poulie triple articulée sur le bras 1 pour procurer une amplitude maximale au mouvement de ces poignées 49, 50 et, si la cinématique du bras 1 le permet, il est pratique pour Téquipier concerné, que les poignées 49, 50 soient, en position moyenne, proches de Taxe du bateau. Le bloqueur 48 peut être remplacé par un système d'enroulement. Un système de sécurité, si le pilote du navire tombe à la mer, peut être réalisé en agissant automatiquement du fait de Téloignement du pilote, sur le troisième fil 46 ; si une traction sur celui-ci diminue l'incidence du cerf-volant, on peut relier le pilote à l'extrémité du troisième fil 46, qui sera tiré quand le navire s'éloignera du pilote tombé à la mer. Si c'est au contraire l'allongement du troisième fil 46 qui diminue l'incidence, on peut prévoir un système de débloquage ou de largage du troisième fil 46, commandé par Téloignement du pilote (un filin reliant ce dernier au système de débloquage, un mousqueton à ouverture sous charge, par exemple).
La Figure 13 illustre un navire qui comporte un système présentant trois moyeux d'enroulement 51, 52, 53, un pour chacun des trois fils de liaison 44, 45, 46, ce système étant muni de trois fonctions activables indépendamment les unes des autres, la première fonction permettant d'enrouler ou de dérouler simultanément les trois fils 44, 45, 46 d'une même longueur variable, la deuxième fonction permettant de dérouler, respectivement d'enrouler, le premier fil 44 et d'enrouler, respectivement de dérouler, simultanément le deuxième fil 45 d'une même longueur variable, la troisième fonction permettant de dérouler ou d'enrouler le troisième fil 46 d'une longueur variable. Sur la Figure 13, les trois moyeux 51, 52, 53 sont situés sur le bras 1 : le moyeu 51 commande le premier fil de direction 44, le moyeu 52 le deuxième fil de direction 45, et le moyeu 53 le fil d'incidence 46. Les trois fonctions demandées peuvent être assurées, par exemple, au moyen de trois moteurs électriques entraînant les moyeux 5152, 53 (un moteur pour chaque moyeu). Chaque moteur doit être asservi à la vitesse d'enroulement ou à la longueur d'enroulement du fil qu'il commande ; à cette fin, il est conseillé de prévoir, à la sortie des moyeux d'enroulement 51, 52, 53, des capteurs de vitesse ou de longueur, car, en pratique, la même rotation de deux moyeux, comme ceux 51, 52 des fils de direction 44, 45, n'enroule (ne déroule) pas forcément la même longueur de fil, ceci étant dû tant aux variations dans l'enroulement effectif sur les moyeux, qu'aux différences de tension des fils, ce problème étant d'autant plus présent que les longueurs de fil sont importantes. Munis de ces capteurs, les trois moteurs sont synchronisés pour la première fonction, de façon à assurer des vitesses d'enroulement identiques ; pour la deuxième fonction, les deux premiers moteurs fonctionnent de façon à assurer des vitesses d'enroulement opposées, le troisième moteur étant stoppé; pour la troisième fonction, seul le troisième moteur est utilisé. Un intérêt particulier d'une telle motorisation réside dans la possibilité d'enrouler rapidement l'ensemble des fils de liaison 44, 45, 46 en cas de déventement du cerf-volant dû aussi bien à une erreur de pilotage gu'à une baisse brusque et momentanée de vent : l'enroulement rapide des fils de liaison 6 permet, comme le cerf- voliste qui recule, de recréer du vent relatif et de continuer à contrôler le cerf-volant. Egalement, il est facile, avec un tel système de commande, de régler la longueur globale des fils de liaison 44, 45, 46 pour s'adapter aux conditions de navigation : allongement en cas de vent irrégulier pour avoir ensuite une marge de raccourcissement, recherche de meilleures conditions en altitude (le vent étant j)lus soutenu et plus régulier en hauteur).
Sur la Figure 14, le navire comporte un dispositif 54 duquel tous les fils de liaison 6 sont issus et sortent dans le même sens, ce dispositif 54 pouvant coulisser dans la direction correspondante et étant soumis à la traction d'un filin 55 dans le sens opposé aux fils de liaison 6, ce filin 55 étant relié au bras 1 de façon qu'un relèvement du bras 1 entraîne une traction sur le filin 55. L'intérêt de ce mode de réalisation est de fournir une aide au moyen de commande de l'inclinaison 3 du bras 1, proportionnelle à la traction du cerf-volant. En effet, plus le cerf-volant tire via ses fils de liaison 6, plus l'effort à fournir par le moyen de commande de l'inclinaison 3 pour abaisser le bras 1 est important. On utilise cette force de traction des fils de liaison 6 pour aider l'abaissement du bras 1. En général, le dispositif 54 comprend, le cas échéant, le système de commande des fils de liaison 6 ; par exemple, dans le cas illustré sur la Figure 12, ce pourrait être un châssis, supportant à la fois la poulie 47 et le bloqueur 48, coulissant le long du bras 1. Dans le cas illusté sur la Figure 13, ce pourrait être le système de commande lui-même coulissant le long du bras 1. Dans l'exemple illustré sur la Figure 14, le centre de dérive 11 est situé verticalement sous l'extrémité liée 2 du bras 1, et les fils de liaison 6 sortent du dispositif 54 en direction de l'extrémité libre 5 du bras 1 ; le dispositif 54 coulisse donc le long du bras 1. Via des poulies appropriées, le filin 55 passe par l'extrémité liée 2 du bras 1, contourne le point 56 situé au tiers du segment [extrémité liée 2 - centre de dérive 111, et rejoint le point 57 situé au tiers du segment [extrémité liée 2 - point de traction 5], après avoir fait un aller-retour entre les points 56 et 57 : le filin 55 est triplé entre les points 56 et 57 au moyen, par exemple, d'une poulie double au point 56 et d'une poulie à ringot au point 57. Le triangle (extrémité liée 2 -centre de dérive 11 - point de traction 5) et le triangle (extrémité liée 2 - point 56 - point 57) étant semblables et de rapport 3, on voit que, lorsque le bras 1 est incliné de façon que la droite de traction 10 passe par le centre de dérive 11, le moment exercé par les fils de liaison 6 par rapport à l'extrémité liée 2 est compensé par le moment exercé par le filin 55, puisque celui-ci reçoit, via le dispositif 54, la même traction des fils de liaison 6, et triple celle-ci entre les points 56 et 57. Donc, lorsque le bras est dans une position a priori équilibrée, la droite de traction 10 passant par le centre de dérive 11, le moyen de commande de l'inclinaison 3 du bras 1 est complètement soulagé ; ceci permet donc de petites variations de réglage de l'inclinaison 3 autour de cette position avec une faible dépense d'énergie. En vue d'assurer une pré¬ tension du filin 55, on peut prévoir un système de rappel, un sandow, par exemple tirant le dispositif 54 dans le même sens que les fils de liaison 6. D'autre part, l'amplitude du coulissement du dispositif 54 doit être prévue sur le bras 1 : dans le cas de la Figure 14, si le bras 1 doit pouvoir être incliné entre l'horizontale et la verticale, cette amplitude vaut environ 40 % de la longueur du bras 1 (segment extrémité liée 2 - point de traction 5).
Sur la Figure 15, le navire comporte un dispositif 58, articulé à la deuxième extrémité 5 du bras 1 et profilé de manière à créer une force vers le haut lorsque cette deuxième extrémité 5 du bras 1 est immergée, le navire faisant route. Lorsque le navire fait route, le bras 1 est, en général, orienté globalement sur l'avant du navire ; si pour une raison quelconque, une gîte excessive ou une vague plus haute par exemple, le bout 5 du bras 1 rencontre Teau, il est possible, en fonction de sa forme, qu'il ait tendance à vouloir s'enfoncer plus dans Teau, ce qui peut éventuellement déséquilibrer le navire. Pour remédier à cela, on peut soit profiler différemment le bras 1 de façon à ne pas créer cette force vers le bas, soit donc rajouter à son extrémité 5 un dispositif 58 profilé, par exemple comme sur la Figure 15, un simple plan incliné qui créera hydrodynamiquement une force vers le haut en cas d'immersion. Ce dispositif 58 doit pouvoir s'orienter dans Taxe du navire, quelle que soit l'orientation 4 propre du bras 1, aussi est-il articulé. Comme sur la Figure 15, l'articulation peut être un simple axe 59, vertical pour l'inclinaison 3 courante du bras 1 l'inclinaison 3 courante est à l'horizontale sur la Figure 15, ou ce peut être une rotule. Ce dispositif peut aussi être combiné avec un flotteur 37 comme décrit précédemment.
La Figure 16 illustre un navire comportant un ballast 60 susceptible d'être alternativement rempli avec Teau environnant le navire ou vidé, le navire faisant route. L'intérêt de ceci provient de l'usage d'un cerf-volant pour tracter un navire. En effet, la traction du cerf-volant sur le navire détermine une composante verticale ascendante, par exemple de 50 % de sa valeur, lorsque le cerf-volant est à 30 degrés sur l'horizon; cette composante verticale a un effet positif sur le navire puisqu'elle l'allège, en diminuant donc son poids apparent ; cependant, au-dessus d'une certaine vitesse du vent, le poids apparent du navire peut devenir trop faible : le navire risque alors de sortir momentanément de Teau, ce qui annule le travail de ses plans anti-dérive, nuisant ainsi au cap du navire et à sa vitesse globale. Pour remédier à cela, on peut donc utiliser un ballast 60 que Ton remplit d'eau, par exemple au moyen de la pompe réversible 61, quand le navire prend de la vitesse et, donc, que le vent relatif augmente, de façon à garder un poids apparent suffisant : le navire peut ainsi aller plus vite, car les plans anti-dérive fonctionnent efficacement. Inversement, lorsque le navire perd de la vitesse, volontairement ou lorsque le vent réel diminue, on vide le ballast 60 de façon à alléger le navire, par exemple au moyen de la pompe réversible 61. A la différence des ballasts des monocoques classiques, conçus de façon à déplacer Teau d'un côté à l'autre du navire, le ballast 60 doit être bien équilibré latéralement afin de ne pas créer une gîte parasite sur le navire, ce qui n'empêche pas cependant de le concevoir en plusieurs volumes. Sur la Figure 17, le navire a son bras réglable en longueur. On a vu plus haut à propos du mode de réalisation représenté sur la Figure 2, l'influence de la longueur du bras 1. Un bras plus long permet d'obtenir la même position de la droite de traction 10, donc le même équilibre en gîte du navire, avec un point de traction 5 situé plus haut, ce qui est un avantage. Inversement un bras plus court est certainement plus résistant. L'intérêt de pouvoir régler le bras 1 en longueur est de pouvoir, en l'allongeant, situer le point de traction 5 plus haut : ceci permet, par exemple, de s'adapter à une mer plus grosse de façon à éviter que le bras 1 ne touche trop souvent Teau. Si le réglage de la longueur du bras 1 peut être fait en cours de navigation, comme la Figure 17 l'illustre avec un bras 1 télescopique en deux parties 62 et 63 supportant respectivement son extrémité liée 2 et son extrémité libre 5, un vérin 64 situé à l'intérieur de la partie 62 permettant de faire coulisser la partie 63 par rapport à la partie 62, il est possible dans une certaine mesure en fonction de l'amplitude possible de la variation de longueur du bras 1 de commander l'équilibre en gîte du bras 1 avec ce réglage en longueur, et en laissant fixe l'inclinaison 3 du bras 1 : en effet, la variation de longueur du bras 1 modifie la position du point de traction 5, donc de la droite de traction 10, ce qui permet de s'adapter à des sites différents du cerf-volant (c'est-à-dire à des inclinaisons différentes de la droite 10).
Le navire selon l'invention est donc particulièrement destiné au déplacement rapide grâce au vent.
Bien que Ton ait représenté et décrit ce que Ton considère actuellement être les modes de réalisation préférés de la présente invention, il est évident que l'Homme de l'Art pourra y apporter différents changements et modifications sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les revendications jointes.

Claims

REVENDICATIONS
1/ Navire tracté par cerf-volant comportant un bras (1) articulé par une première extrémité (2) avec le navire, le point de traction des fils de liaison (6) entre le cerf-volant et le navire constituant la deuxième extrémité (5) du bras (1), le cerf-volant n'étant relié au navire que par les dits fils de liaison (6), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de commande de l'inclinaison (3) du bras (1) permettant son abaissement par rapport à la direction (10) des dits fils de liaison (6), un moyen de commande de l'orientation azimutale (4) du dit bras (1) par rapport à la direction (10) des fils de liaison (6), les dits fils de liaison (6) passant tous par Tunique point de traction qui constitue la deuxième extrémité (5) du dit bras (1).
2/ Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'articulation du dit bras (1) est constituée par une pièce intermédiaire (12) rigide comportant deux axes de rotation (13, 14) perpendiculaires, le premier axe (13), vertical, servant de liaison avec le navire, l'extrémité liée (2) du bras (1) s'adaptant au deuxième axe (14), le dit bras (1) et Taxe vertical de rotation (13) étant coplanaires.
3/ Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit moyen de commande du dit bras (1) en inclinaison (3) comprend un cordage (17) de longueur réglable reliant un point (18) du dit bras (1) à un point (19) de la dite pièce intermédiaire (12). 4/ Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit moyen de commande du dit bras (1) en inclinaison (3) comprend un vérin (20) reliant un point (21) du dit bras (1) à un point (22) de la dite pièce intermédiaire (12).
5/ Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit moyen de commande du dit bras (1) en inclinaison (3) comprend un cordage (23) de longueur réglable reliant un point (24) du dit bras (1) à un point (25) mobile sur le navire.
6/ Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dit moyen de commande du dit bras (1) en inclinaison (3) comprend un vérin (27) reliant un point (28) du dit bras (1) à un point (29) mobile sur le navire.
7/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit moyen de commande du dit bras (1) en orientation (4) comprend deux cordages (32, 33) de longueurs réglables, le premier cordage (32) reliant le bras (1) à un point (34) du navire situé en avant de l'extrémité articulée (2) du bras (1), le deuxième cordage (33) reliant le bras (1) indifféremment à un point (35) du navire situé à l'arrière gauche de l'extrémité articulée (2) du bras (1) ou à un point (36) situé à l'arrière droite de l'extrémité articulée (2) du dit bras (1).
8/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un flotteur (37) situé à l'extrémité libre (5) du dit bras (1).
9/ Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commande de l'orientation azimutale (4) du dit bras (1) est un moyen agissant directement sur la dite pièce intermédiaire (12) pour la faire tourner autour de son axe vertical (13).
10/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit cerf-volant utilisé est commandé par des fils de liaison (6) au moins au nombre de trois, deux premiers fils (44, 45) permettant de faire tourner le dit cerf-volant, un troisième fil (46) agissant sur l'incidence du dit cerf-volant.
11/ Navire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une poulie (47) fixée au dit bras (1) et par laquelle passe un fil dont les deux brins de part et d'autre de la poulie (47) constituent les dits deux fils (44, 45), ainsi qu'un mécanisme (48) situé sur le bras (1) permettant de régler la longueur du fil (46).
12/ Navire selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte un système présentant au moins trois moyeux d'enroulement (51, 52, 53), un pour chacun des fils (44, 45, 46), ce système étant muni de trois fonctions activables indépendamment les unes des autres, la première fonction permettant d'enrouler ou de dérouler simultanément les dits fils (44, 45, 46) d'une même longueur variable, la deuxième fonction permettant de dérouler (respectivement d'enrouler) le premier fil (44) et d'enrouler (respectivement de dérouler) simultanément le deuxième fil (45) d'une même longueur variable, la troisième fonction permettant de dérouler ou d'enrouler le troisième fil (46) d'une longueur variable.
13/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (54) duquel tous les fils de liaison (6) sont issus et sortent dans le même sens, ce dispositif (54) pouvant coulisser dans la direction correspondante et étant soumis à la traction d'un filin (55) dans le sens opposé aux fils de liaison (6), ce filin (55) étant relié au dit bras (1) de façon qu'un relèvement du bras (1) entraîne une traction du filin (55).
14/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif (58), articulé à la deuxième extrémité (5) du dit bras (1) et profilé de manière à créer une force vers le haut lorsque ladite deuxième extrémité (5) du dit bras (1) est immergée, le navire faisant route.
15/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un ballast susceptible d'être alternativement rempli avec Teau environnant le navire ou vidé, le navire faisant route.
16/ Navire selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dit bras (1) est réglable en longueur.
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