EP4452747A1 - Unité de propulsion vélique, et navire comportant une telle unité - Google Patents

Unité de propulsion vélique, et navire comportant une telle unité

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EP4452747A1
EP4452747A1 EP22846952.4A EP22846952A EP4452747A1 EP 4452747 A1 EP4452747 A1 EP 4452747A1 EP 22846952 A EP22846952 A EP 22846952A EP 4452747 A1 EP4452747 A1 EP 4452747A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base
actuator
region
main axis
support element
Prior art date
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Pending
Application number
EP22846952.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Katia MERLE
Erwan CONAN
Nicolas BARAL
Nicolas SDEZ
Ludovic Gerard
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marvin Series
Oceanwings
Original Assignee
Marvin Series
Ayro SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Marvin Series, Ayro SAS filed Critical Marvin Series
Publication of EP4452747A1 publication Critical patent/EP4452747A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B15/0083—Masts for sailing ships or boats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
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    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/061—Rigid sails; Aerofoil sails
    • B63H9/0621—Rigid sails comprising one or more pivotally supported panels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B15/00—Superstructures, deckhouses, wheelhouses or the like; Arrangements or adaptations of masts or spars, e.g. bowsprits
    • B63B2015/0016—Masts characterized by mast configuration or construction
    • B63B2015/005—Masts characterized by mast configuration or construction with means for varying mast position or orientation with respect to the hull
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B35/00—Vessels or similar floating structures specially adapted for specific purposes and not otherwise provided for
    • B63B2035/009—Wind propelled vessels comprising arrangements, installations or devices specially adapted therefor, other than wind propulsion arrangements, installations, or devices, such as sails, running rigging, or the like, and other than sailboards or the like or related equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50—Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system
    • Y02T70/5218—Less carbon-intensive fuels, e.g. natural gas, biofuels
    • Y02T70/5236—Renewable or hybrid-electric solutions

Definitions

  • the present invention generally relates to the sail propulsion of ships, in particular propulsion assistance for merchant ships.
  • WO2018087649A1 and W020201 15717A1 know in particular a sailing propulsion unit which comprises a double wing mounted on a structure controlled angularly around a generally vertical axis depending on the conditions, the double wing comprising a front flap and a rear flap , a front mast and a rear mast connected by an element forming a terminal and by an element forming a horn, the front flap being crossed by the front mast while being able to rotate about an axis defined by the latter, and the rear flap being crossed by the rear mast, being able to rotate around an axis defined by the latter.
  • the structure is able to rotate on an axis of rotation coincident with the axis of rotation of the front mast.
  • Rotor sail propulsion units are also known (for example of the Flettner rotor or suction rotor type), which are beginning to be fitted to merchant navy vessels.
  • WO2018039705A1 describes such a solution, and more particularly a vessel comprising a sailing propulsion unit elongated in a generally vertical direction in the position of use and comprising one or more propulsion elements and a mast, and further comprising in association with the sail propulsion unit a tilting device comprising a base secured to a proximal region of the mast and mounted for rotation about a generally horizontal main axis on a support element fixed to a deck of the ship, a tilting control device capable of causing rotation of the base relative to the support element.
  • the present invention aims to propose a solution which makes it possible, in a simple, economical and reliable manner, to reduce the bulk or the exposure of a sailing propulsion unit of the rigid wing type or of another type, while giving the the propulsion unit a good robustness in erected position of use.
  • a ship comprising at least one sailing propulsion unit elongated in a generally vertical direction in the position of use and comprising one or more propulsion elements and a mast, characterized in that it comprises in association with at least one sailing propulsion unit a tilting device comprising a base secured to a proximal region of the mast and mounted for rotation about a generally horizontal main axis on a support element fixed to a deck of the ship, a tilting control device capable of causing a rotation of the base relative to the support element and comprising at least a first actuator capable of generating a linear force in a generally horizontal direction and a return element connecting said actuator to the base to operate on the base a force in a first region of the base located at a distance from said main axis, and a device for locking the base on the support element comprising at least one second actuator able to exert, in a second region of the remote base of the first region in a direction transverse to said main axis, a retaining force in the vertical direction, said sail
  • the or each first actuator is oriented generally horizontally and is connected to said first region by a respective connecting rod articulated on a movable part of the actuator and on said first region of the base along two axes generally parallel to the main axis ( AT).
  • the ship comprises two first actuators and two return elements connected to the base at the level of two first regions generally aligned in a direction parallel to the main axis.
  • the rotational mounting of the base on the support element comprises on the one hand a rotation shaft whose axis coincides with said main axis, and on the other hand at least one arcuate groove whose center is located on said main axis, cooperating with a finger capable of moving in said groove during rotation.
  • the or each second actuator comprises a cylinder fixed integrally to the support element and of which a moving part carries a locking pin.
  • the or each locking finger is capable of cooperating with an extending part of the base constituting the second region.
  • the or each second actuator is capable of generating a linear force in a generally horizontal direction.
  • a sailing propulsion unit for a ship comprising said unit being elongated and capable of adopting an erected orientation, and comprising one or more propulsion elements and a mast, characterized in that a proximal region of the mast is integral with a base mounted for rotation about a generally horizontal main axis on a support element intended to be fixed to a deck of the ship, a tilting control device capable of causing the base to rotate relative to the support element, comprising at least a first actuator capable of generating a linear force in a generally horizontal direction and a return element connecting said actuator to the base to operate on the base a force in a first region of the base located at a distance from said main axis , and a device for locking the base on the support element comprising at least one second actuator capable of exerting, in a second region of the base remote from the first region in a direction transverse to said main axis, a retaining force in the vertical direction, said sailing propulsion unit when it is installed on a
  • a third aspect provides a tilt mounting assembly for an elongated sail propulsion unit intended to adopt an erected orientation and comprising one or more propulsion elements and a mast, characterized in that it comprises a base configured to receive a proximal region of the mast and mounted for rotation around a generally horizontal main axis on a support element intended to be fixed to a deck of a ship, a tilting control device able to cause the base to rotate with respect to the support element, comprising at least a first actuator able to generate a linear force in a general horizontal direction when the assembly is in place and a return element connecting the said actuator to the base to operate on the base a force in a first region of the base located at a distance from said main axis, and a device for locking the base on the support element comprising at least one second actuator able to exert, in a second region of the base remote from the first region in a direction transverse to said main axis, a retaining force in the vertical direction when the assembly is in place.
  • FIG. 1 is an overall perspective view of a ship equipped with a series of mast-wing type sail thrusters
  • FIG. 2 is an overall perspective view of the foot region of a sail thruster in the erect position
  • FIG. 3 is a perspective view of the foot region of a sail thruster in the lowered position
  • FIG. 4 is a partial view of the foot region, in the same position as that of Figure 3,
  • FIG. 5 is a side elevational view of the foot region of the sail propeller in an erect position
  • FIG. 6 is a perspective view with vanishing point and cut away, of the foot region of the sail thruster in the erect position.
  • each thruster In its erected position, each thruster is used to assist the progress of the ship, by adjusting the orientation of the flaps appropriately.
  • each sail thruster In its lowered position, each sail thruster typically extends parallel to the upper deck of the ship, in the longitudinal direction, or even transversely or obliquely, so as in particular not to obstruct loading/unloading maneuvers in the case of a merchant ship and/or maritime navigation maneuvers in the case of passage under a bridge.
  • Figure 1 illustrates a ship N, for example of the tanker or bulk carrier type, on the deck P of which six tilting sail thrusters 100 according to the invention are mounted, in two rows of three thrusters.
  • Each thruster here comprises two flaps 111, 112, the front flap being crossed by a main mast 121 and the rear flap being crossed by a secondary mast 122, the two masts being connected at the bottom and at the top by an element forming a terminal 130 and by a horn member 140.
  • the main mast 121 overflows below the element 130 and forms the main support of the wing mast.
  • the wing mast can be made for example in accordance with the teachings of patent applications WO2018087649A1 and WO2020115717A1.
  • the main mast 121 has at its base a tilting device comprising a rotation mechanism 200 and a locking mechanism 300.
  • the rotation mechanism 200 comprises a base or mast foot 210 on which the base of the main mast 121 is rigidly fixed.
  • This base 210 is formed by a main body 211 having in an upper face 212 a blind opening 212a for the embedding of the base of the mast 121.
  • the underside 213 of the body 211 is generally planar and forms a bearing surface on a homologous region of the ship's deck when the sail thruster is in the erect position.
  • the structure of the body may be solid or formed of assembled elements, for example welded metal elements comprising mainly two lateral framework elements rigidly connected together by transverse framework elements, as illustrated, the lower face of the body then being constituted totally or partially by the lower faces of the side frame elements.
  • the body 211 here comprises two lateral frame parts 214, in each of which are formed on the one hand a through hole 214a for a cylindrical shaft (not shown) defining an axis of rotation main horizontal A of the base 210, and on the other hand a groove 214b in an arc of a circle centered on the axis A.
  • the base also comprises, in this case at the level of the parts 214, two projecting extensions 215 extending generally horizontally in a direction perpendicular to the axis A, along the lower bearing surface 213 of the body, each extension having an inclined or bevelled upper surface 215a such that its height decreases from its root towards its free end, said free end being rounded.
  • the body 211 On the side of the base 210 opposite the extensions 215, the body 211 has in the vicinity of its lower face one or more orifices 218 defining together an axis B parallel to the axis A, a secondary shaft, not shown, making it possible to connect to the body 211 two connecting rods 216 (connected respectively to the side frame elements of the body) by allowing them to pivot around said axis B.
  • these rods 216 are connected in an articulated manner around an axis C parallel to the axes A and B, to two hydraulic cylinders 217.
  • Each cylinder 217 comprises a cylinder rod 217a carrying a head 217b by which the cylinder is articulated to a respective rod along the axis C, and a cylinder body 217c whose end opposite to the rod 217a is articulated, along an axis D parallel to the axes A, B and C, to a fixed support frame 220 rigidly secured by any suitable means, such as welding or bolting, to the deck of the ship.
  • This support frame 220 essentially comprises a framework 221 with in particular two reinforced side walls 222, a first upper wall 223 located on the side of the link/cylinder assemblies 216, 217 and a second upper wall 224 located above the mechanism of lock 300.
  • the two side walls 222 of the frame support 220 respectively comprise a finger pointing inwards and engaged in the respective arcuate groove 214b.
  • the support frame 220 also includes means for the linear guidance of the movement of the actuator head 217b, not shown.
  • the combination of a main shaft arranged along axis A and the two sets of a finger and a groove in an arc of a circle makes it possible to produce a particularly robust pivot with limited bulk.
  • the circular grooves 214b also make it possible to constitute angular end-of-travel stops for the movement of the mast towards its erected position and, where appropriate, towards its lowered position.
  • the base 210 and the support frame 220 are dimensioned so as to ensure the transfer of forces, namely on the one hand the forces caused by the lifting and lowering operations of the sail thruster as will be described below, and on the other hand, the forces generated by the wind on the propeller during navigation and transferred to the ship.
  • the locking mechanism 300 here comprises two hydraulic cylinders 310 oriented horizontally and generally parallel to the cylinders 217, and therefore transversely to the axes A, B, C and D.
  • Each actuator 310 comprises an actuator body 310c rigidly mounted on the support frame 220, outside of the latter, and an actuator rod 310a which carries at its free end a locking finger 320 having a generally horizontal upper face 321 and a beveled lower face 322, so that the thickness of the finger decreases in the direction of the base 210.
  • Each finger 320 is intended to cooperate with a respective extension 215 of the base in the erected position of the sail thruster, its bevelled lower surface 322 coming to rest on the upper surface bevel 215a of the respective extension so as to exert during actuation of the cylinder a force whose downward component tends to stabilize the base 210 against the frame 220 in this erected position.
  • the device of the present invention operates as follows.
  • the sail thruster being lowered and resting on the deck of the ship (position of Figures 3 and 4), the two cylinders 217 are actuated in thrust so as to exert on the base 210, via the rods 216 a moment around the axis Who will cause the progressive lifting of the propellant.
  • the cylinders 310 of the locking device 300 are in the retracted position (fingers 320 to the right in the Figures) so as to allow the base 210 to reach its position of stability, resting against frame 220.
  • the cylinders 310 are deployed to move the fingers 320 to the left and allow the latter to lock the base 210 in this position, by pressing on the upper surfaces 215a of its extensions 215, as illustrated in the Figures. 5 and 6.
  • the cylinders 217 being blocked on the opposite side in their deployed position, they ensure, via the rods 216, the maintenance of the mast 212 in position on the opposite side in question.
  • the device of the present invention has many advantages: - firstly, it has good compactness both in its horizontal and vertical dimensions, taking up space on the deck of the ship to a limited extent and leaving, for a given total height of the sail thruster, an important place for the actual propulsion part;
  • the cylinders 217 can have a reasonably short stroke
  • the tilting device can be pre-assembled and pre-calibrated before it is mounted on the ship, thus reducing implementation costs and increasing reliability;
  • the forces oriented essentially horizontally make it possible to avoid applying significant forces to the bridge, such as vertical forces which may require reinforcement of its structure.
  • the orientations of the various axes and the directions of movement of the cylinders may be different from those described, the person skilled in the art understanding that variations are possible.
  • the working directions of the cylinders may be oblique.
  • the locking mechanism can take any form other than that illustrated, in particular by providing fingers penetrating into the orifices of the base.
  • the sail thruster can be any sail thruster such as a Magnus effect rotor, suction rotor, rigid wing, etc.

Landscapes

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Abstract

Un navire comprend une unité de propulsion vélique (100) allongée dans une direction verticale en position d'utilisation et comprenant des éléments propulsifs (111, 112) et un mât (121). Il est prévu selon l'invention, un dispositif de basculement comprenant une embase (210) solidaire d'une région proximale du mât (121) d'une unité et tournant autour d'un axe principal (A) horizontal sur un support (220) fixé sur un pont du navire, un dispositif (216, 217) de commande de basculement provoquant une rotation de l'embase par rapport au support et comprenant un premier actionneur (217) apte à générer un effort linéaire dans une direction horizontale et un élément de renvoi (216) reliant ledit actionneur à l'embase (210) pour opérer sur l'embase un effort en une première région (218) située à distance dudit axe principal, et un dispositif (300) de verrouillage de l'embase (210) sur l'élément support (220) comprenant un deuxième actionneur (310) apte à exercer, en une deuxième région (215) de l'embase (218), un effort de retenue en direction verticale. L'unité de propulsion vélique (100) peut être déplacée grâce au(x) premier(s) actionneur(s) (217) entre une position inactive où elle s'étend le long du pont du navire et une position érigée, le dispositif de verrouillage (300) étant apte à contribuer au maintien de l'unité dans sa position active.

Description

Titre
Unité de propulsion vélique, et navire comportant une telle unité
Domaine de l’invention
La présente invention concerne d’une façon générale la propulsion vélique des navires, notamment l’assistance à la propulsion pour les navires marchands.
État de la technique
On connaît notamment par les documents WO2018087649A1 et W020201 15717A1 une unité de propulsion vélique qui comprend une aile double montée sur une structure commandée angulairement autour d’un axe généralement vertical en fonction des conditions, l’aile double comprenant un volet avant et un volet arrière, un mât avant et un mât arrière reliés par un élément formant borne et par un élément formant corne, le volet avant étant traversé par le mât avant en pouvant tourner autour d’un axe défini par le ce dernier, et le volet arrière étant traversé par le mât arrière en pouvant tourner autour d’un axe défini par ce dernier.
La structure est capable de tourner sur un axe de rotation confondu avec l’axe de rotation du mât avant.
On connaît également des unités de propulsion vélique à rotor (par exemple du type rotor Flettner ou rotor à succion), qui commencent à équiper des navires de marine marchande.
On connaît par ailleurs des solutions pour escamoter une unité de propulsion vélique par basculement vers une position généralement horizontale, pour limiter son encombrement et/ou son exposition au vent.
Ainsi le document W02018039705A1 décrit une telle solution, et plus particulièrement un navire comprenant une unité de propulsion vélique allongée dans une direction généralement verticale en position d’utilisation et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs et un mât, et comprenant en outre en association avec l’unité de propulsion vélique un dispositif de basculement comprenant une embase solidaire d’une région proximale du mât et montée à rotation autour d’un axe principal généralement horizontal sur un élément support fixé sur un pont du navire, un dispositif de commande de basculement apte à provoquer une rotation de l’embase par rapport à l’élément support.
Résumé de l’invention
La présente invention vise à proposer une solution permettant, de façon simple, économique et fiable, de diminuer l’encombrement ou l’exposition d’une unité de propulsion vélique de type aile rigide ou d’un autre type, tout en donnant à l’unité de propulsion une bonne robustesse en position érigée d’utilisation.
On propose à cet effet un navire comprenant au moins une unité de propulsion vélique allongée dans une direction généralement verticale en position d’utilisation et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs et un mât, caractérisé en ce qu’il comprend en association avec au moins une unité de propulsion vélique un dispositif de basculement comprenant une embase solidaire d’une région proximale du mât et montée à rotation autour d’un axe principal généralement horizontal sur un élément support fixé sur un pont du navire, un dispositif de commande de basculement apte à provoquer une rotation de l’embase par rapport à l’élément support et comprenant au moins un premier actionneur apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale et un élément de renvoi reliant ledit actionneur à l’embase pour opérer sur l’embase un effort en une première région de l’embase située à distance dudit axe principal, et un dispositif de verrouillage de l’embase sur l’élément support comprenant au moins un deuxième actionneur apte à exercer, en une deuxième région de l’embase distante de la première région dans une direction transversale audit axe principal, un effort de retenue en direction verticale, ladite unité de propulsion vélique pouvant être déplacée grâce au(x) premier(s) actionneur(s) entre une position inactive où elle s’étend sensiblement parallèlement au pont du navire et une position active, érigée, le dispositif de verrouillage étant apte à contribuer au maintien de l’unité dans sa position active. Le navire comprend optionnellement les caractéristiques additionnelles suivantes, prises individuellement ou en toutes combinaisons que l’homme du métier appréhendera comme étant techniquement compatibles :
* le ou chaque premier actionneur est orienté généralement horizontalement et est relié à ladite première région par une biellette respective articulée sur une partie mobile de l’actionneur et sur ladite première région de l’embase selon deux axes généralement parallèles à l’axe principal (A).
* le navire comprend deux premiers actionneurs et deux éléments de renvoi reliés à l’embase au niveau de deux premières régions généralement alignées selon une direction parallèle à l’axe principal.
* le montage à rotation de l’embase sur l’élément support comprend d’une part un arbre de rotation dont l’axe est confondu avec ledit axe principal, et d’autre part au moins une gorge en arc de cercle dont le centre est situé sur ledit axe principal, coopérant avec un doigt apte à se déplacer dans ladite gorge au cours de la rotation.
* le ou chaque deuxième actionneur comprend un vérin fixé solidairement à l’élément support et dont une partie mobile porte un doigt de verrouillage.
* le ou chaque doigt de verrouillage est apte à coopérer avec une partie en extension de l’embase constituant la deuxième région.
* le ou chaque deuxième actionneur est apte à générer un effort linéaire dans une direction généralement horizontale.
* le ou chaque doigt et sa partie en extension homologue coopèrent par des surfaces inclinées aptes à convertir ledit effort linéaire en un effort ayant une composante verticale.
On propose selon un deuxième aspect une unité de propulsion vélique pour navire, ladite unité étant allongée et pouvant adopter une orientation érigée, et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs et un mât, caractérisée en ce qu’une région proximale du mât est solidaire d’une embase montée à rotation autour d’un axe principal généralement horizontal sur un élément support destiné à être fixé sur un pont du navire, un dispositif de commande de basculement apte à provoquer la rotation de l’embase par rapport à l’élément support, comprenant au moins un premier actionneur apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale et un élément de renvoi reliant ledit actionneur à l’embase pour opérer sur l’embase un effort en une première région de l’embase située à distance dudit axe principal, et un dispositif de verrouillage de l’embase sur l’élément support comprenant au moins un deuxième actionneur apte à exercer, en une deuxième région de l’embase distante de la première région dans une direction transversale audit axe principal, un effort de retenue en direction verticale, ladite unité de propulsion vélique lorsqu’elle est installée sur un navire pouvant être déplacée grâce au(x) premier(s) actionneur(s) entre une position inactive où elle s’étend sensiblement parallèlement au pont du navire et une position active, érigée, le dispositif de verrouillage étant apte à contribuer au maintien de l’unité dans sa position active.
On propose selon un troisième aspect un ensemble de montage à basculement pour une unité de propulsion vélique allongée destinée à adopter une orientation érigée et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs et un mât, ensemble caractérisé en ce qu’il comprend une embase configurée pour recevoir une région proximale du mât et montée à rotation autour d’un axe principal généralement horizontal sur un élément support destiné à être fixé sur un pont d’un navire, un dispositif de commande de basculement apte à provoquer la rotation de l’embase par rapport à l’élément support, comprenant au moins un premier actionneur apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale lorsque l’ensemble est en place et un élément de renvoi reliant ledit actionneur à l’embase pour opérer sur l’embase un effort en une première région de l’embase située à distance dudit axe principal, et un dispositif de verrouillage de l’embase sur l’élément support comprenant au moins un deuxième actionneur apte à exercer, en une deuxième région de l’embase distante de la première région dans une direction transversale audit axe principal, un effort de retenue en direction verticale lorsque l’ensemble est en place.
Brève description des dessins
D’autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d’une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue en perspective d’ensemble d’un navire équipé d’une série de propulseurs véliques de type mât-aile,
- la Figure 2 est une vue en perspective d’ensemble de la région de pied d’un propulseur vélique en position érigée,
- la Figure 3 est une vue en perspective de la région de pied d’un propulseur vélique en position abaissée,
- la Figure 4 est une vue partielle de la région de pied, dans la même position que celle de la Figure 3,
- la Figure 5 est une vue en élévation de côté de la région de pied du propulseur vélique en position érigée, et
- la Figure 6 est une vue en perspective avec point de fuite et avec arraché, de la région de pied du propulseur vélique en position érigée. Description détaillée d’une forme de réalisation préférée
On va maintenant décrire un dispositif de basculement d’un propulseur vélique, ici un mât-aile rigide à deux volets, permettant de sélectivement ériger et abaisser un tel propulseur.
Dans sa position érigée, chaque propulseur est utilisé pour assister la marche du navire, en réglant de façon appropriée l’orientation des volets.
Dans sa position abaissée, chaque propulseur vélique s’étend typiquement parallèlement au pont supérieur du navire, dans le sens longitudinal, voire transversal ou en oblique, de manière notamment à ne pas faire obstacle aux manœuvres de chargement/déchargement dans le cas d’un navire marchand et ou aux manœuvres de navigation maritime dans le cas d’un passage sous un pont. La Figure 1 illustre un navire N par exemple de type pétrolier ou vraquier, sur le pont P duquel sont montés six propulseurs véliques basculants 100 selon l’invention, en deux rangées de trois propulseurs.
Chaque propulseur comprend ici deux volets 111, 112, le volet avant étant traversé par un mât principal 121 et le volet arrière étant traversé par un mât secondaire 122, les deux mâts étant reliés en bas et en haut par un élément formant borne 130 et par un élément formant corne 140.
Le mât principal 121 déborde au-dessous de l’élément 130 et forme le support principal du mât-aile. Le mât-aile peut être réalisé par exemple conformément aux enseignements des demandes de brevets WO2018087649A1 et W02020115717A1 .
En référence maintenant aux Figures 2 à 6, le mât principal 121 comporte à sa base un dispositif de basculement comportant un mécanisme de rotation 200 et un mécanisme de verrouillage 300.
Le mécanisme de rotation 200 comporte une embase ou pied de mât 210 sur laquelle la base du mât principal 121 est fixée rigidement.
Cette embase 210 est formée par un corps principal 211 possédant dans une face supérieure 212 une ouverture borgne 212a pour l’encastrement de la base du mât 121.
La face inférieure 213 du corps 211 est généralement plane et forme une surface d’appui sur une région homologue du pont du navire lorsque le propulseur vélique est en position érigée. La structure du corps peut être massive ou formée d’éléments assemblés, par exemple des éléments métalliques soudés comprenant à titre principal deux éléments d’ossature latéraux reliés rigidement ensemble par éléments d’ossature transversaux, comme illustré, la face inférieure du corps étant alors constitué totalement ou partiellement par les faces inférieures des éléments s’ossature latéraux.
Le corps 211 comporte ici deux pièces d’ossature latérales 214, dans chacune desquelles sont formés d’une part un orifice traversant 214a pour un arbre cylindrique (non représenté) définissant un axe de rotation horizontal principal A de I’embase 210, et d’autre part une gorge 214b en arc de cercle centrée sur l’axe A.
L’embase comprend par ailleurs, en l’espèce au niveau des pièces 214, deux prolongements saillants 215 s’étendant généralement horizontalement dans une direction perpendiculaire à l’axe A, le long de la surface d’appui inférieure 213 du corps, chaque prolongement présentant une surface supérieure 215a inclinée ou en biseau telle que sa hauteur diminue de sa racine vers son extrémité libre, ladite extrémité libre étant arrondie.
Ces prolongements 215 sont destinés à coopérer avec un mécanisme de verrouillage 300 tel qu’on le décrira dans la suite.
Du côté de l’embase 210 opposé aux prolongements 215, le corps 211 possède au voisinage de sa face inférieure un ou plusieurs orifices 218 définissant ensemble un axe B parallèle à l’axe A, un arbre secondaire non représenté permettant de relier au corps 211 deux biellettes 216 (reliées respectivement aux éléments d’ossature latéraux du corps) en les autorisant à pivoter autour dudit axe B.
A leur extrémité opposée, à distance de l’embase 210, ces biellettes 216 sont reliées de façon articulée autour d’un axe C parallèle aux axes A et B, à deux vérins hydrauliques 217.
Chaque vérin 217 comprend une tige de vérin 217a portant une tête 217b par laquelle le vérin est articulé à une biellette respective selon l’axe C, et un corps de vérin 217c dont l’extrémité opposée à la tige 217a est articulée, selon un axe D parallèle aux axes A, B et C, à un bâti support fixe 220 solidarisé rigidement par tout moyen approprié, tel que soudage ou boulonnage, au pont du navire.
Ce bâti support 220 comprend pour l’essentiel une ossature 221 avec en particulier deux parois latérales renforcées 222, une première paroi supérieure 223 située du côté des ensembles biellette/vérin 216, 217 et une deuxième paroi supérieure 224 située au-dessus du mécanisme de verrouillage 300. De façon non illustrée, les deux parois latérales 222 du bâti support 220 comprennent respectivement un doigt dirigé vers l’intérieur et engagé dans la gorge en arc de cercle respective 214b.
Le bâti support 220 comprend également des moyens pour le guidage linéaire du déplacement de la tête de vérin 217b, non illustrés.
La combinaison d’un arbre principal disposé selon l’axe A et des deux ensembles d’un doigt et d’une gorge en arc de cercle permet de réaliser un pivot particulièrement robuste avec un encombrement limité. Les gorges circulaires 214b permettent par ailleurs de constituer des butées de fin de course angulaire pour le déplacement du mât vers sa position érigée et le cas échéant vers sa position abaissée.
L’embase 210 et le bâti support 220 sont dimensionnés de manière à assurer le transfert des efforts, à savoir d’une part les efforts occasionnés par les opérations de levage et d’abaissement du propulseur vélique comme on les décrira dans la suite, et d’autre part les efforts engendrés par le vent sur le propulseur lors de la navigation et reportés sur le navire.
Le mécanisme de verrouillage 300 comprend ici deux vérins hydrauliques 310 orientés horizontalement et généralement parallèlement aux vérins 217, et donc transversalement aux axes A, B, C et D.
Chaque vérin 310 comprend un corps de vérin 310c monté rigidement sur le bâti support 220, à l’extérieur de celui-ci, et une tige de vérin 310a qui porte à son extrémité libre un doigt de verrouillage 320 présentant une face supérieure 321 généralement horizontale et une face inférieure 322 en biseau, de telle sorte que l’épaisseur du doigt diminue en direction de l’embase 210.
Le bâti support 220 et en particulier sa paroi supérieure 224 en coopération avec d’autres parties non représentées, assure le guidage de chaque doigt 320 selon un axe de déplacement linéaire respectif E qui est ici généralement horizontal et perpendiculaire aux axes A, B, C et D.
Chaque doigt 320 est destiné à coopérer avec un prolongement respectif 215 de l’embase en position érigée du propulseur vélique, sa surface inférieure en biseau 322 venant s’appuyer sur la surface supérieure en biseau 215a du prolongement respectif de manière à exercer lors de l’actionnement du vérin une force dont la composante vers le bas tend à stabiliser l’embase 210 contre le bâti 220 dans cette position érigée.
Le dispositif de la présente invention opère de la façon suivante.
Le propulseur vélique étant abaissé et reposant sur le pont du navire (position des Figures 3 et 4), les deux vérins 217 sont actionnés en poussée de façon à exercer sur l’embase 210, via les biellettes 216 un moment autour de l’axe A qui va provoquer la levée progressive du propulseur.
On notera que les efforts nécessaires à ce mouvement sont dirigés essentiellement dans le plan du pont du navire, évitant d’impartir à celui-ci des efforts verticaux importants qui pourraient nécessiter un renforcement de la structure du pont.
Les efforts nécessaires au levage peuvent être le cas échéant complétés par toute autre génération de force appropriée.
La poursuite de ce mouvement amène le propulseur et son mât 121 dans une position érigée, généralement verticale.
Au cours du mouvement de levage précitée, les vérins 310 du dispositif de verrouillage 300 sont en position rétractée (doigts 320 vers la droite sur les Figures) de manière à permettre à l’embase 210 d’atteindre sa position de stabilité, en appui contre le bâti 220.
Une fois cette position atteinte les vérins 310 sont déployés pour déplacer les doigts 320 vers la gauche et permettre à ces derniers de verrouiller l’embase 210 dans cette position, par appui sur les surfaces supérieures 215a de ses prolongements 215, comme illustré sur les Figures 5 et 6. Les vérins 217 étant bloqués du côté opposé dans leur position déployée, ils assurent, via les biellettes 216, le maintien du mât 212 en position du côté opposé en question.
Pour amener le propulseur vélique de sa position érigée à sa position abaissée, les mouvements inverses sont effectués.
Le dispositif de la présente invention présente de nombreux avantages : - en premier lieu il présente une bonne compacité à la fois dans ses dimensions horizontales et verticales, encombrant le pont du navire de façon limitée et laissant, pour une hauteur totale donnée du propulseur vélique, une place importante à la partie propulsive proprement-dite ;
- ensuite, grâce au renvoi par les biellettes 216, les vérins 217 peuvent avoir une course raisonnablement courte ;
- par ailleurs, le dispositif de basculement peut être préassemblé et pré-calibré avant son montage sur le navire, réduisant ainsi les coûts de mise en œuvre et augmentant la fiabilité ;
- comme indiqué, les efforts orientés essentiellement horizontalement permettent d’éviter d’appliquer au pont des efforts importants tels que des efforts verticaux pouvant nécessiter un renforcement de sa structure.
Bien entendu, la présente invention n’est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et illustrées sur les dessins, mais l’homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes ou modifications.
[0067] En particulier, les orientations des différents axes et les directions de déplacement des vérins pourront être différentes de celles décrites, l’homme du métier comprenant que des variations sont possibles. Notamment, les directions de travail des vérins pourront être obliques.
Par ailleurs, le mécanisme de verrouillage peut prendre toute autre forme que celle illustrée, notamment en prévoyant des doigts pénétrant dans des orifices de l’embase.
Enfin le propulseur vélique peut être tout propulseur vélique tel que rotor à effet Magnus, rotor à succion, aile rigide, etc.

Claims

Revendications
1 . Navire (N) comprenant au moins une unité de propulsion vélique (100) allongée dans une direction généralement verticale en position d’utilisation et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs (111 , 112) et un mât (121), caractérisé en ce qu’il comprend en association avec au moins une unité de propulsion vélique un dispositif de basculement comprenant une embase (210) solidaire d’une région proximale du mât et montée à rotation autour d’un axe principal (A) généralement horizontal sur un élément support (220) fixé sur un pont (P) du navire, un dispositif (216, 217) de commande de basculement apte à provoquer une rotation de l’embase par rapport à l’élément support et comprenant au moins un premier actionneur (217) apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale et un élément de renvoi (216) reliant ledit actionneur à l’embase (210) pour opérer sur l’embase un effort en une première région (218) de l’embase située à distance dudit axe principal, et un dispositif (300) de verrouillage de l’embase (210) sur l’élément support (220) comprenant au moins un deuxième actionneur (310) apte à exercer, en une deuxième région (215) de l’embase distante de la première région (218) dans une direction transversale audit axe principal (A), un effort de retenue en direction verticale, ladite unité de propulsion vélique (100) pouvant être déplacée grâce au(x) premier(s) actionneur(s) (217) entre une position inactive où elle s’étend sensiblement parallèlement au pont (P) du navire et une position active, érigée, le dispositif de verrouillage (300) étant apte à contribuer au maintien de l’unité dans sa position active.
2. Navire (N) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le ou chaque premier actionneur (217) est orienté généralement horizontalement et est relié à ladite première région par une biellette respective (216) articulée sur une partie mobile (217b) de l’actionneur et sur ladite première région (218) de l’embase selon deux axes (C, B) généralement parallèles à l’axe principal (A).
3. Navire (N) selon l’une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu’il comprend deux premiers actionneurs (217) et deux éléments de renvoi (216) reliés à l’embase au niveau de deux premières régions (218) généralement alignées selon une direction parallèle à l’axe principal.
4. Navire (N) selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le montage à rotation de l’embase sur l’élément support comprend d’une part un arbre de rotation dont l’axe (A) est confondu avec ledit axe principal, et d’autre part au moins une gorge (214b) en arc de cercle dont le centre est situé sur ledit axe principal (A), coopérant avec un doigt apte à se déplacer dans ladite gorge au cours de la rotation.
5. Navire (N) selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le ou chaque deuxième actionneur (310) comprend un vérin fixé solidairement à l’élément support (220) et dont une partie mobile (310a) porte un doigt de verrouillage (320).
6. Navire (N) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le ou chaque doigt de verrouillage (320) est apte à coopérer avec une partie en extension (215) de l’embase constituant la deuxième région.
7. Navire (N) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le ou chaque deuxième actionneur (310) est apte à générer un effort linéaire dans une direction (E) généralement horizontale.
8. Navire (N) selon les revendications 6 et 7 prises en combinaison, caractérisé en ce que le ou chaque doigt (320) et sa partie en extension homologue (215) coopèrent par des surfaces inclinées (322, 215a) aptes à convertir ledit effort linéaire en un effort ayant une composante verticale.
9. Unité de propulsion vélique pour navire (N), ladite unité étant allongée et pouvant adopter une orientation érigée, et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs (111 , 112) et un mât (121), caractérisée en ce qu’une région proximale du mât (121) est solidaire d’une embase (210) montée à rotation autour d’un axe principal (A) généralement horizontal sur un élément support (220) destiné à être fixé sur un pont (P) du navire, un dispositif (216, 217) de commande de basculement apte à provoquer la rotation de l’embase (210) par rapport à l’élément support (220), comprenant au moins un premier actionneur (217) apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale et un élément de renvoi (216) reliant ledit actionneur à l’embase pour opérer sur l’embase un effort en une première région (218) de l’embase située à distance dudit axe principal (A), et un dispositif (300) de verrouillage de l’embase sur l’élément support comprenant au moins un deuxième actionneur (310) apte à exercer, en une deuxième région (215) de l’embase distante de la première région dans une direction transversale audit axe principal (A), un effort de retenue en direction verticale, ladite unité de propulsion vélique lorsqu’elle est installée sur un navire pouvant être déplacée grâce au(x) premier(s) actionneur(s) (217) entre une position inactive où elle s’étend sensiblement parallèlement au pont (P) du navire et une position active, érigée, le dispositif de verrouillage étant apte à contribuer au maintien de l’unité dans sa position active.
10. Ensemble de montage à basculement (200, 300) pour une unité de propulsion vélique allongée destinée à adopter une orientation érigée et comprenant un ou plusieurs éléments propulsifs et un mât, ensemble caractérisé en ce qu’il comprend une embase (210) configurée pour recevoir une région proximale du mât et montée à rotation autour d’un axe principal (A) généralement horizontal sur un élément support (220) destiné à être fixé sur un pont (P) d’un navire (N), un dispositif (216, 217) de commande de basculement apte à provoquer la rotation de l’embase par rapport à l’élément support, comprenant au moins un premier actionneur (217) apte à générer un effort linéaire dans une direction générale horizontale lorsque l’ensemble est en place et un élément de renvoi (216) reliant ledit actionneur à l’embase pour opérer sur l’embase un effort en une première région (218) de l’embase située à distance dudit axe principal (A), et un dispositif (300) de verrouillage de l’embase sur l’élément support comprenant au moins un deuxième actionneur (310) apte à exercer, en une deuxième région (215) de l’embase distante de la première région (218) dans une direction transversale audit axe principal, un effort de retenue en direction verticale lorsque l’ensemble est en place.
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