EP3615409B1 - Navire de surface à propulsion mécanique motorisée à coque fusiforme et quille lestée - Google Patents

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EP3615409B1 EP18724967.7A EP18724967A EP3615409B1 EP 3615409 B1 EP3615409 B1 EP 3615409B1 EP 18724967 A EP18724967 A EP 18724967A EP 3615409 B1 EP3615409 B1 EP 3615409B1
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    • B63H2021/205—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being powered by combinations of different types of propulsion units of hybrid electric type the second power unit being of the internal combustion engine type, or the like, e.g. a Diesel engine

Definitions

  • the present invention generally relates to the field of surface ships. It relates more particularly to a motorized mechanically propelled surface vessel with a spindle-shaped hull and a ballasted keel.
  • the ship is more particularly intended for the production of a drone used in underwater measurement operations and in particular by sonars and/or sounders.
  • sonars and/or sounders are known. They generally include sonar and/or sounder equipment arranged under the hull, in particular in the bulbs of the hull, and for the rest they are conventional vessels with crew on board.
  • the present invention proposes a vessel specially dedicated to underwater measurements and which can be used as an autonomous drone, with or without crew or pilot on board, remotely controlled and/or preprogrammed for its course and its evolutions.
  • the mechanically propelled surface ship 1 of the invention which comprises a very narrow spindle-shaped hull 2 .
  • This very narrow hull does not give transverse stability to the ship 1 which has a very tapered shape and which means that with this tapered bow hull, a wave-piercing ship is obtained.
  • a keel 3 At the lower part of the hull 2 is installed a keel 3 with a bulb 6.
  • the bulb 6 being at the lower end of the keel, it is connected to the hull by a connecting part 5 of the keel 3.
  • the hull , the topsides and deck 4 are designed to be of the "piercing wave" type, i.e. the distribution of volumes and the water entry angles are designed to minimize the vertical thrust when meeting of the hull with the waves (Archimedean thrust and dynamic pressures).
  • the keel 3 with bulb 6 comprises, preferably in the bulb 6, a ballast which gives transverse stability to the vessel 1.
  • This ballast is a specific heavy material, for example lead or uranium, and/or corresponds to equipment, in particular meters, installed in the bulb 6.
  • the surface vessel 1 of the invention therefore differs from mechanically propelled boats which have a geometry which provides them with form stability aimed at maintaining the horizontal trim of the boat during the displacement of the masses carried and the movements generated by the sea or the ocean.
  • the elements of the ship above the waterline and in particular those on the deck are of reduced height so that the center of gravity of the ship with its keel is very low.
  • the ship does not have a sail, mast or rigging or any other equipment intended to use the force of the wind. In practice, it is designed to have little wind resistance. It will therefore have a weak radar echo due to its shape, size and low height of the emerged parts.
  • Its shell and the materials it is made of can be chosen according to the needs. For example metals to keep a radar echo or composite materials, in particular fiberglass, in the opposite case.
  • the vessel may however include a mast used in particular to carry radio equipment and /or optics and/or wind generator and/or sensors, as well as to raise any air intakes useful for certain operating modes of the drone as high as possible.
  • the ship 1 has a very low resistance to progress with regard to its length.
  • Hull 2 with keel 3 minimizes pitching movements.
  • the hull 2 is capable of exceeding the limit hull speed with very little energy and of going into overspeed without however being of so-called “planing” shapes.
  • ship 1 has a configuration that allows it to navigate at speeds corresponding to a Froude number greater than 0.45.
  • Froude number is the ratio between the length of the hull and the speed.
  • This hull length is less than 20 meters and greater than 2.5 meters depending on the embodiment and the maximum speed, still depending on the embodiment, can reach 30 knots. Due to the shapes of the water inlets and outlets of this vessel, which is a wave-piercing vessel, the length of the hull is in practice identical or almost identical to the total length of the vessel.
  • Vessel 1 whose total length is less than 20 meters and which has a minimum length of at least 2.5 meters, has a total width to total length ratio of less than 0.2.
  • this keel is useful for the stability of the present vessel because the latter, which has a very tapered/fusiform shape, has no or almost no transverse stability of shape, unlike conventional mechanically propelled vessels. It is recalled that this vessel is intended to carry out acoustic measurements in the water and that it is not intended to "fly” above the water, nor to "hover", its keel comprising extent to remain in the water, their movements to be damped as much as possible. It must therefore be able to pierce the waves while sailing at high speed and with reduced energy expenditure.
  • the ship 1 also comprises in this example a rudder 7.
  • the ship 1 which is not a scale model of an existing ship, is a drone intended to carry out acoustic measurements
  • the acoustic measurement systems in particular the transducers for transmitting and receiving acoustic waves
  • the keel 3 in particular its bulb 6, also comprises an attitude unit which allows precise corrections of the acoustic measurements of the fact that this attitude unit is positioned as close as possible to the acoustic transducers.
  • This vessel is autonomous in that it comprises mechanical means of propulsion and an internal energy source. It is therefore not a towed device and/or connected by a cable to another vessel or other equipment, whether floating or not.
  • the resistance to progress is reduced both in calm water and in rough water and a reduction in the movements generated on the ship 1 by the agitation of the waves is obtained.
  • the shape of the vessel 1 and of its keel 3 makes it possible to improve the flows around the acoustic transducers and avoids the formation of bubbles having a masking effect at the level of the acoustic transducers. This results in a reduction in the "noise" interfering with acoustic measurements in traditional ships.
  • This drone is therefore mechanically propelled and an electric or internal combustion or even mixed motor is used, driving one or more propellers or one or more turbines.
  • the keel 3 is removable and interchangeable.
  • the keel 3 in an advanced mode, can be more or less raised and it is therefore liftable, in order to be able to reduce the draft of the boat because the keel can be positioned at different heights thus varying the ship's draft.
  • the bulb 6 of the keel 3 is interchangeable with the keel so that the drone can be used with different configurations of acoustic transducers.

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Description

    DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION
  • La présente invention concerne de manière générale le domaine des navires de surface. Elle concerne plus particulièrement un navire de surface à propulsion mécanique motorisée à coque fusiforme et quille lestée. Le navire est plus particulièrement destiné à la réalisation d'un drone utilisé dans des opérations de mesures sous-marines et en particulier par sonars et/ou sondeurs.
    • ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • On connaît des navires de surface destinés à des opérations de mesures sous-marines par sonars et/ou sondeurs. Ils comportent en général des équipements sonars et/ou sondeurs disposés sous la coque, notamment dans des bulbes de la coque, et pour le reste ce sont des navires classiques à équipage à bord.
  • On connait également les documents suivants avec US2014/261126 divulguant un navire autonome, sans équipage, à propulsion par le vent grâce à une aile érigée sur le navire. Le document US 2015/210359 qui divulgue un engin de surface pouvant aussi se déplacer en tant qu'engin submersible, et en activité de surface, c'est une aile qui le fait avancer grâce au vent. Ces documents ne donnent pas d'indication précise sur les dimensions et performances de ces engins. Le document JP 2013 035 361 divulgue un navire éolien qui n'est pas destiné à se déplacer à des vitesses élevées et qui a un but totalement différent de celui du navire de la présente demande. On connait aussi les documents US 8 154 953 B1 , ES 2 528 566 A1 , US 2007/051292 A1 et US 5 860 381 .
    • OBJET DE L'INVENTION
  • La présente invention propose un navire spécialement dédié à des mesures sous-marines et qui peut être utilisé en tant que drone autonome, avec ou sans équipage ou pilote à bord, télécommandé et/ou préprogrammé pour sa course et ses évolutions.
  • Plus particulièrement, on propose selon l'invention un navire selon la revendication 1.
  • D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du navire conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes :
    • le navire est un drone comportant des équipements de navigation informatiques télécommandés et/ou préprogrammés,
    • le navire est sans pilote à bord,
    • la propulsion mécanique motorisée est mixte, au moins un moteur à combustion interne actionnant au moins un générateur électrique qui à son tour alimente au moins un moteur électrique actionnant directement une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines, le moteur à combustion interne actionnant donc indirectement une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines,
    • dans le cas d'une propulsion mécanique motorisée par moteur électrique, le navire comporte en outre des batteries rechargeables stockant de l'énergie électrique destinée au(x) moteur(s) électrique(s) actionnant directement une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines,
    • le navire comporte sur son pont des cellules photovoltaïques destinées à recharger les batteries rechargeables,
    • le navire est destiné à réaliser des mesures acoustiques et il comporte des systèmes de mesures acoustiques comportant des transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques, et au moins les transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques sont disposés dans le bulbe de la quille,
    • le navire comporte une centrale de mesure d'attitude comportant des capteurs de mesure d'attitude et au moins des capteurs de mesure d'attitude sont disposés dans le bulbe de la quille,
    • la quille est interchangeable,
    • la quille est réglable en hauteur sous la coque afin de pouvoir régler la profondeur du bulbe par rapport à la coque,
    • la coque fait office de flotteur,
    • la partie de liaison de la quille a une longueur sensiblement identique sur toute sa hauteur,
    • la partie de liaison de la quille a une largeur maximale sensiblement identique sur toute sa hauteur,
    • le rapport de la largeur maximale de la partie de liaison sur la largeur maximale du bulbe est compris entre 0,05 et 0,5.
    DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE RÉALISATION
  • La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.
  • Sur les dessins annexés :
    • de la figure 1, le navire exemplifié est vu de côté, c'est-à-dire latéralement,
    • de la figure 2, le navire est vu en coupe verticale transversale passant par la quille, et
    • de la figure 3, le navire est vu de dessus.
    Dispositif
  • Sur la figure 1, on a représenté le navire 1 de surface de l'invention à propulsion mécanique qui comporte une coque 2 fusiforme très étroite. Cette coque très étroite ne donne pas de stabilité transversale au navire 1 qui a une forme très effilée et qui fait qu'avec cette coque à étrave effilée on obtient un navire perce-vague. A la partie inférieure de la coque 2 est installée une quille 3 à bulbe 6. Le bulbe 6 étant à l'extrémité inférieure de quille, celui-ci est relié à la coque par une partie de liaison 5 de la quille 3. La carène, les œuvres mortes et le pont 4 sont dessinés pour être du de type « perce vague », c'est à dire que la répartition des volumes et les angles d'entrée d'eaux sont conçus pour minimiser la poussée verticale lors de la rencontre de la coque avec les vagues (poussée d'Archimède et pressions dynamiques).
  • La quille 3 à bulbe 6 comporte, de préférence dans le bulbe 6, un lest qui donne de la stabilité transversale au navire 1. Ce lest est un matériau lourd spécifique, par exemple plomb ou uranium, et/ou correspond à des équipements, notamment de mesure, installés dans le bulbe 6.
  • Le navire 1 de surface de l'invention se distingue donc des bateaux à propulsion mécanique qui ont une géométrie qui leurapporte une stabilité de forme visant à maintenir l'assiette horizontale du bateau lors du déplacement des masses emportées et des mouvements générés par la mer ou l'océan.
  • Les éléments du navire au-dessus de la ligne de flottaison et notamment ceux sur le pont sont d'une hauteur réduite afin que le centre de gravité du navire avec sa quille soit très bas. Le navire ne comporte pas de voile, de mât ou de gréement ou tout autre équipement destiné à se servir de la force du vent. En pratique, il est conçu pour avoir peu de prise au vent. Il aura donc un écho radar faible du fait de sa forme, sa taille et sa faible hauteur des parties émergées. Sa coque et les matériaux le constituant peuvent être choisis en fonction des besoins. Par exemple des métaux pour conserver un écho radar ou des matériaux composites, notamment fibre de verre, dans le cas contraire. Bien que le navire n'utilise pas le vent pour sa propulsion et donc qu'il ne comporte pas de mat ou autre appendice en hauteur dédié à l'utilisation du vent pour la propulsion, le navire peut cependant comporter une mature servant notamment à porter les équipements radios et/ou optiques et/ou génératrice éolienne et/ou capteurs, ainsi qu'à remonter aussi haut que possible les éventuelles prises d'air utiles à certains modes de fonctionnement du drone.
  • Grâce à la forme très étroite de la coque 2 aussi visible sur les figures 2 et 3, le navire 1 a une très faible résistance à l'avancement eu égard à sa longueur. La coque 2 avec la quille 3 permet de minimiser les mouvements de tangage. La coque 2 est capable de dépasser avec très peu d'énergie la vitesse limite de carène et de passer en survitesse sans pour autant être de formes dites « planantes ».
  • Plus précisément, le navire 1 a une configuration qui lui permet de naviguer à des vitesses correspondant à un nombre de Froude supérieur à 0,45. On rappelle que le nombre de Froude est le rapport entre la longueur de la carène et la vitesse. Cette longueur de carène est inférieure à 20 mètres et supérieure à 2,5 mètres selon le mode de réalisation et la vitesse maximale toujours selon le mode de réalisation peut atteindre les 30 nœuds. Du fait des formes des entrées et sorties d'eaux du présent navire, qui est perce vague, la longueur de carène est en pratique identique ou quasi-identique à la longueur totale du navire.
  • Le navire 1 dont la longueur totale est inférieure à 20 mètres et qui a une longueur minimale d'au moins 2,5 mètres, présente un rapport largeur totale sur longueur totale inférieur à 0,2.
  • Par rapport aux navires à propulsion mécanique classiques qui n'en n'ont pas besoin, et en particulier les navires à vitesse élevée pour lesquels ce serait un handicap, il comporte une quille lestée. Cette quille est utile à la stabilité du présent navire du fait que ce dernier qui a une forme très effilée/fusiforme n'a aucune ou quasi aucune stabilité transversale de forme, contrairement aux navires à propulsion mécanique classiques. On rappelle que le présent navire est destiné à réaliser des mesures acoustiques dans l'eau et qu'il n'est pas destiné à « voler » au-dessus de l'eau, ni à « planer », sa quille comportant des appareils de mesure devant rester dans l'eau, leurs mouvements devant être le plus possible amortis. Il doit donc pouvoir percer les vagues tout en navigant à une vitesse élevée et avec une dépense en énergie réduite.
  • Le navire 1 comporte également dans cet exemple un gouvernail 7.
  • Le navire 1, qui n'est pas un modèle réduit d'un navire existant, est un drone destiné à réaliser des mesures acoustiques, les systèmes de mesures acoustiques, en particulières les transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques, sont disposés dans le bulbe 6 de la quille 3. En outre, la quille 3, en particulier son bulbe 6, comporte également une centrale d'attitude qui permet des corrections précises des mesures acoustiques du fait que cette centrale d'attitude est positionnée au plus près des transducteurs acoustiques.
  • Ce navire est autonome en ce qu'il comporte des moyens de propulsion mécaniques et une source d'énergie interne. Il ne s'agit donc pas d'un dispositif remorqué et/ou relié par un câble à un autre navire ou un autre équipement flottant ou non.
  • Grâce à la forme de la coque 2, on diminue la résistance à l'avancement aussi bien en eau calme qu'en eau agitée et on obtient une diminution des mouvements générés sur le navire 1 par l'agitation des vagues. La forme du navire 1 et de sa quille 3 permet d'améliorer les écoulements autour des transducteurs acoustiques et évite la formation de bulles ayant un effet masquant au niveau des transducteurs acoustiques. Il en résulte une diminution des « bruits » parasitant les mesures acoustiques dans les navires traditionnels.
  • Ce drone est donc propulsé mécaniquement et on utilise un moteur électrique ou à combustion interne ou même mixte, actionnant une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines.
  • Dans un mode de réalisation préféré, la quille 3 est démontable est interchangeable. En outre dans une modalité évoluée, la quille 3 peut être plus ou moins remontée et elle est donc relevable, afin de pouvoir diminuer le tirant d'eau de l'embarcation du fait que la quille peut être positionnée à différentes hauteurs faisant ainsi varier le tirant d'eau du navire.
  • Il est également préféré que le bulbe 6 de la quille 3 soit interchangeable de la quille de manière à ce que le drone puisse être utilisé avec différentes configurations de transducteurs acoustiques.

Claims (8)

  1. Navire (1) de surface comportant une propulsion mécanique motorisée ainsi qu'une coque (2) fusiforme et une quille (3) en partie inférieure de la coque, la coque (2) étant allongée suivant une direction longitudinale du navire, la quille (3) comportant à son extrémité inférieure un bulbe (6) relié à la coque par une partie de liaison (5) de la quille, la largeur maximale de la partie de liaison (5) étant inférieure à la largeur maximale du bulbe (6), la longueur maximale de la partie de liaison (5) étant inférieure à la longueur maximale du bulbe (6), lesdites longueurs et largeurs étant respectivement considérées suivant la direction longitudinale du navire (1) et une direction transversale horizontale perpendiculaire à la direction longitudinale, où la coque (2) présente un rapport largeur totale sur longueur totale inférieur à 0,2 et une longueur maximale inférieure à 20 mètres et une longueur minimale d'au moins 2,5 mètres, et avec un rapport de la hauteur de la coque au-dessus de la ligne de flottaison et hors d'éventuels appendices sur la hauteur de la coque en-dessous de la ligne de flottaison inférieur à 0,8 et supérieur à 0,1, et où la propulsion mécanique motorisée comporte au moins un moteur électrique et/ou à combustion interne et actionnant directement ou indirectement une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines, le navire ne comportant pas de voile, de mât ou de gréement ou tout autre équipement destiné à se servir de la force du vent, où la quille est lestée et où le navire est du type perce-vague et configuré pour naviguer à des vitesses correspondant à un nombre de Froude supérieur à 0,45 sans pour autant être de type « planant ».
  2. Navire (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est un drone comportant des équipements de navigation informatiques télécommandés et/ou préprogrammés.
  3. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est destiné à réaliser des mesures acoustiques et qu'il comporte des systèmes de mesures acoustiques comportant des transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques, et en ce qu'au moins les transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques sont disposés dans le bulbe (6) de la quille (3).
  4. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une centrale de mesure d'attitude comportant des capteurs de mesure d'attitude et en ce qu'au moins des capteurs de mesure d'attitude sont disposés dans le bulbe (6) de la quille (3).
  5. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quille (3) est interchangeable.
  6. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quille (3) est réglable en hauteur sous la coque (2) afin de pouvoir régler la profondeur du bulbe (6) par rapport à la coque (2).
  7. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie de liaison (5) de la quille (3) a une longueur sensiblement identique sur toute sa hauteur.
  8. Navire (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rapport de la largeur maximale de la partie de liaison sur la largeur maximale du bulbe est compris entre 0,05 et 0,5.
EP18724967.7A 2017-04-27 2018-04-24 Navire de surface à propulsion mécanique motorisée à coque fusiforme et quille lestée Active EP3615409B1 (fr)

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EP (1) EP3615409B1 (fr)
CA (1) CA3058102A1 (fr)
FR (1) FR3065705B1 (fr)
WO (1) WO2018197804A1 (fr)

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