FR2587675A1 - Ailerons having self-deforming reversible profiles - Google Patents

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Abstract

The ailerons, moving in fluids (water, air) and receiving the thrust of these fluids sometimes on one face and sometimes on the other, have to be able to form a concave-convex profile which is self-deformably reversible. They are constituted by: - a non-deformable solid construction 1 forming the framework of the aileron; - a deformable part 2 connected in a sealed manner to this framework; - a fluid 3 for filling the movable volume left between the framework and the sides of the aileron. The initial shape 4 is symmetric and pisciform. The shape adopted by the aileron when working in the fluid is imparted to the construction by the concave curvature 5 of the rigid part of the aileron. These ailerons find uses in fields concerning airborne and marine vehicles, such as aerofoils, wings, propellers, keels, centreboards, rudder blades (anti-rolling fins), control surfaces, etc.

Description

AILERONS A PROFIL REVERSIBLE
CONCAVE ET CONssEXE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTON : a) - ailes porteuses
- mats-ailes de voiliers;
- pales aériennes; b) - quilles de voiliers ; c) - safran de gouvernails ; d) - dispositifs antiroulis ; e) - propulseurs, hélices à 2 sens de rotation.REVERSIBLE PROFILE FINS
CONCAVE AND CONssEXE
TECHNICAL AREA OF INVENTON: a) - bearing wings
- sailboat mats;
- air blades; b) - sailboat keels; c) - rudder rudder; d) - anti-roll devices; e) - thrusters, propellers with 2 directions of rotation.

Ces ailerons a profils réversibles interessent tous mobiles se mouvant dans un fluide par exemple aeronefs (air) et bateaux (eau).  These ailerons with reversible profiles are of interest for all moving parts moving in a fluid, for example aircraft (air) and boats (water).

ETAT DE LA TECHNIQUE
L'aileron le plus simple est forme par un plan (1) se dépla çant dans le fluide (2) (Fig. 1). L'aérodynamique ou l'hydrodyna- mique est très mauvaise. I1 se créent des turbulences, qui entraî- nent une resistance à l'avancement et une mauvaise portance.STATE OF THE ART
The simplest fin is formed by a plane (1) moving in the fluid (2) (Fig. 1). Aerodynamics or hydrodynamics is very bad. They create turbulence, which leads to resistance to advancement and poor lift.

Une amelioration (Fig. 2) est constituée par un aileron (3) ayant une face plane (4) et l'autre convexe (5). Le profil optimal (6) est formé par une face concave (7) (intrados) et une face convexe (5) (extrados). I1 donne une traînée minimale et une portance maximale (Fig. 3). An improvement (Fig. 2) consists of a fin (3) having a flat face (4) and the other convex (5). The optimal profile (6) is formed by a concave face (7) (lower surface) and a convex face (5) (upper surface). It gives a minimum drag and a maximum lift (Fig. 3).

C'est le cas largement etudié des ailes d'avion qui reçoivent la poussée de l'air sur leur face inferieure.  This is the widely studied case of airplane wings which receive the thrust of air on their lower face.

Mais, il existe des cas où les ailerons reçoivent la poussée du fluide tantôt sur une face, tantôt sur l'autre.  However, there are cases where the fins receive the thrust of the fluid sometimes on one side, sometimes on the other.

Dans le cas d'une quille ou d'un gouvernail de bateau, les
profils utilisés jusqu'à présent sont symétriques et pisciformes (Fig. 4). Le profil idéal concave-convexe ne pouvant être utilisé, l'aileron reçevant la pression de l'eau tantôt d'un
côté tantôt de l'autre, suivant la marche du bateau.In the case of a keel or a boat rudder, the
profiles used so far are symmetrical and fish-shaped (Fig. 4). The ideal concave-convex profile cannot be used, the fin receiving the water pressure sometimes from a
side sometimes other, following the progress of the boat.

DESCRIPTION DE L'INVENTION
La presente invention a pour but de palier cet inaonvénient et de réaliser un aileron presentant automatiquement un profil idéal, choisi a La construction et optimalise en fonc
tion de son utilisation.DESCRIPTION OF THE INVENTION
The purpose of the present invention is to overcome this drawback and to produce a fin automatically presenting an ideal profile, chosen for construction and optimized in function.
tion of its use.

~ L'aileron présente dans tous les cas les caractéristiques suivantes
-1 Une forme creuse (8) deformable, constituée d'une seule pièce ou de deux plaques symetriques par rapport a son plan médian et formant un volume étanche/g).ER constitue la partie extérieure de l'aileron (Fig. 5)
-2 Un squelette rigide (10) indeformable, solide, ayant la forme de l'aileron, mais presentant des flancs plans ou concaves, perçés de trous (11) pour relier les deux faces entre-elles (Fig.6)
-3 Un fluide remplissant l'enceinte souple et déformable.Ce fluide pouvant être un gaz (cas d'une aile aérienne) ou un liquide
(cas d'un aileron immerge dans l'eau).(12) Il passe d'une caviez à l'autre par des trous (II) ou par ane tubulure (I4) Pig, 5-6 - 8
-4 Eventuellement, si le squelette est formé d'un aileron ayant ses deux faces planes, de pistons (13) jouant librement dans les trous du dit aileron-squelette (10) et possedant des têtes d'épaisseurs variables, pour obtenir un profil pisciforme au repos et concave-convexe au travail (Fig. 7).Les pistons ont pour but de
remplacer le fluide leurs ddplacements déterminent les courbures
concave et convexe des deux parois déformables de l'aileron, la
fixation et l'ésanchéisé des parois ne sont nécessaires que sur
les bords d'attaque et de fuite de aileron,
-5 La quantité de gaz ou de liquide peut varier en remplissant
(I2) plus ou moins le volume de l'aileron, on utilise une tubulure
reliant les deuil cavités latérales, possédant une pompe, une (14)
saureet un orifice de remplissage (Pig.8)
-6- -Dan-s le cas intéressant une quille de bateau a voiles, le
squelette doit être massif et lourd (fonte, acier, plomb, etc...).~ The fin has in all cases the following characteristics
-1 A deformable hollow form (8), consisting of a single piece or of two plates symmetrical with respect to its median plane and forming a tight volume / g) .ER constitutes the external part of the fin (Fig. 5)
-2 A rigid skeleton (10), undeformable, solid, having the shape of the fin, but having flat or concave sides, pierced with holes (11) to connect the two faces to each other (Fig. 6)
-3 A fluid filling the flexible and deformable enclosure. This fluid can be a gas (in the case of an aerial wing) or a liquid
(case of a fin immersed in water). (12) It passes from one caviar to another by holes (II) or by tubing donkey (I4) Pig, 5-6 - 8
-4 Optionally, if the skeleton is formed of a fin having its two flat faces, of pistons (13) playing freely in the holes of said aileron-skeleton (10) and having heads of variable thicknesses, to obtain a profile pisciform at rest and concave-convex at work (Fig. 7). The pistons are intended to
replace the fluid their displacements determine the curvatures
concave and convex of the two deformable walls of the fin, the
fixing and sealing the walls are only necessary on
the aileron leading and trailing edges,
-5 The amount of gas or liquid can vary when filling
(I2) more or less the volume of the fin, a tube is used
connecting the mourning side cavities, having a pump, one (14)
saureet and a filling orifice (Pig.8)
-6- -In the case of a keel of a sailing boat, the
skeleton must be massive and heavy (cast iron, steel, lead, etc.).

Le liquide peut être d'une densite supérieure à l'eau, soit par
solution saline (NaCl ou CaCl2) soit par utilisation de liquides
organiques halogénés.The liquid can be of a higher density than water, either by
saline solution (NaCl or CaCl2) either by using liquids
halogenated organic.

Dans le eas intéressant les ailes aériennes, les mats-ailes de
bateaux, le squelette doit être très léser (matériaux composites
résines + fibres > alliages d'aluminium etc...) le fluide est un
gaz.In the eas interesting the aerial wings, the mat-wings of
boats, the skeleton must be very damaged (composite materials
resins + fibers> aluminum alloys etc ...) the fluid is a
gas.

-7- Les formes de l'aile ainsi obtenue peuvent être très diverses:
-vue de profil: rectangulaire, parallélogrammique, trapèzoï-
dale et:... A
-vue de dessus :formaat un plan épais, ou deux faces concaves. -7- The shapes of the wing thus obtained can be very diverse:
- profile view: rectangular, parallelogram, trapezoid -
dale and: ... A
-view from above: form a thick plane, or two concave faces.

Les parois souples prenant la forme bi-convexe au repos. Le sque
lette peut présenter un renflement en hautet en bas permettant
un effet de galbord (15) et un effet de saumon de lest.(16) (Fig..9)
-8 Dans le cas d'ailerons de bateaux.la ou les parties souples se-ront avantageusement constituées par des élastomeres possédant
une hydrophobie et une antiadhérence naturelles,comme les élas
tomeres orgahosiliciques ou les élastomères et matieres fluorées,
pour éviter l'emploi de péintures dont l'accrochage peut être.The flexible walls taking the bi-convex shape at rest. The sque
lette may have a bulge at the top and bottom allowing
a galbord effect (15) and a ballast salmon effect. (16) (Fig..9)
-8 In the case of boat fins. The flexible part (s) will advantageously consist of elastomers having
natural hydrophobicity and anti-adhesion, like elas
orgahosilic tomers or elastomers and fluorinated materials,
to avoid the use of paints which could be caught.

aléatoire.  random.

FONCTIONNEMENT :
Prenons l'exemple d'une quille de voilier. Le bateau avance
par action du vent sur ses voiries, la force vélique du vent se
décompose en une force propulsive et une poussée de dérive per
pendiculaire au bateau. Pour empêcher a derive, le bateau doit
avoir un aileron de quille, fonctionnant comme une aile d'avion. OPERATION:
Take the example of a sailboat keel. The boat is advancing
by the action of the wind on its roads, the wind force of the wind
breaks down into a propelling force and a drift thrust per
pendular to the boat. To prevent drift, the boat must
have a keel fin, functioning like an airplane wing.

C'est le profil concave-convexe qui offre les meilleures performances. Le bateau reçevant le vent tantôt sur babord, tantôt sur tribord, les ailerons de quille utilisés jusqu'a maintenant étaient symétriques et pisciformes.The concave-convex profile provides the best performance. The boat receiving the wind sometimes on port side, sometimes on starboard, the keel fins used until now were symmetrical and fish-shaped.

La presente invention a pour but de dater les voiliers d'ailerons antidérives et de safrans, dont les profils sont concavesconvexes, améliorant ainsi leurs performances et permettant aux voiliers de faire un meilleur cap par rapport à la direction du vent. L'aileron reçoit la poussée de l'eau (17) sur une face, son flanc interieur (18) (intrados) se trouve plaqué sur son architecture-squelette (19) et épouse son profil concave. Comme l'aileron est rempli de liquide (20), l'autre flanc se trouve automatiquement repoussé à l'extérieur (21) et prend un profil convexe (extrados) (Fig. 10) Au virement de bord, l'aileron reçoit la poussée de l'eau sur son autre face et ainsi la forme de son profil s'inverSe automatiquement. The object of the present invention is to date the sailboats with anti-drift fins and rudders, the profiles of which are concave-convex, thereby improving their performance and allowing the sailboats to make a better course relative to the direction of the wind. The fin receives the thrust of the water (17) on one side, its inner flank (18) (lower surface) is pressed against its skeleton architecture (19) and matches its concave profile. As the fin is filled with liquid (20), the other flank is automatically pushed back to the outside (21) and takes on a convex profile (upper surface) (Fig. 10) At the tack, the fin receives the thrust of water on its other face and thus the shape of its profile is automatically reversed.

Au repos ou en cas de marche au moteur l'aileron reprend sa forme symétrique. At rest or when running on the engine, the aileron resumes its symmetrical shape.

APPLICATIONS INDUSTRIELLES
Les ailerons à profil réversible concave / convexe trouvent des applications nombreuses dans les cas ou la charge supportee par l'aileron est exercee tantôt sur l'une ou tantôt sur l'autre face.INDUSTRIAL APPLICATIONS
Ailerons with a concave / convex reversible profile find numerous applications in cases where the load supported by the aileron is exerted sometimes on one or sometimes on the other face.

Dans la marine de plaisance la construction de quilles, de safrans, de gouvernails, de mâts-ailes , en utilisant ce procédé, conduirait à la conception de bateaux plus performants grâce au meilleur hydrodynamisme et a la meilleure portance des ailerons. Ces voiliers auraient un meilleur cap au près et une vitesse accrue. In the pleasure craft, the construction of keels, rudders, rudders, wing masts, using this process, would lead to the design of more efficient boats thanks to better hydrodynamics and better lift of the ailerons. These sailboats would have a better course upwind and increased speed.

Dans le cas d'helices, les pales réversibles permettraient une efficacité identique dans les deux sens de rotation. Cas de
propulseurs de navires de ventilateurs réversiblesr de bulbes
Itrgdro-élec-triques réversibles etc... In the case of propellers, the reversible blades would allow identical efficiency in both directions of rotation. Case of
reversible bulbs fan ship thrusters
Reversible Itrgdroelectrics etc ...

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 Dispositif pour l'amélioration des ailerons en mouvement dans les fluides et devant recevoir la pression tantôt sur une face, tantôt sur l'autre, caractérisé par le fait que les meilleurs per forlances de l'aileron sont obtenues par changement automatique de son profil, par simple pression du fluide. Il se forme un profil dont une face est plane ou concave et l'autre face convexe, ceci de manière réversible. La partie extérieure de l'aileron est réalisée en totalité en matériaux souples, ou en materiaux rigides, en ce qui concerne le bord d'attaque, le bord de fuite, les ex tremités et en matériaux souples en ce qui concerne les flancs. 1 Device for improving fins in movement in fluids and having to receive pressure sometimes on one side, sometimes on the other, characterized in that the best per forlances of the fin are obtained by automatic change of its profile , by simple pressure of the fluid. A profile is formed, one face of which is flat or concave and the other face convex, this in a reversible manner. The outer part of the fin is made entirely of flexible materials, or rigid materials, with regard to the leading edge, the trailing edge, the ends, and with flexible materials with regard to the flanks. Si le squelette possède deux faces planes, l'effet de concavité et de convexité est obtenu par des pistons se mouvant dans les trous de celui-ci. Les differences~d'epaisseur des te- tes des pistons donnent la forme du profil. Dans ce cas, l'etan- cherté de l'ensemble n'est pas nécessaire. If the skeleton has two planar faces, the effect of concavity and convexity is obtained by pistons moving in the holes of this one. The differences in thickness of the piston heads give the shape of the profile. In this case, the seal of the assembly is not necessary. La pression reçue sur la face interne de aileron plaque la paroi diformable suoe la courbure du squelette, le liquide passe dans la cavets externe de Itaileronv The pressure received on the internal surface of the aileron presses the diformable wall suoe the curvature of the skeleton, the liquid passes into the external cavities of Itaileronv La partie interieure de l'aileron (squelette) est plane-plane ou concave-concave. Il existe donc une cavité de chaque c & é de I'ai- -leron, formée par le volume compris entre la paroi souple et le flanc du squelette. Ces cavités sont remplies ivec " fluide ou avec des pistons mobiles.Le fluide passe d'une cavité à l'autre du squelette par des trous-ou par une tubulure reliant les deux cavités e The inner part of the fin (skeleton) is plane-plane or concave-concave. There is therefore a cavity on each side of the ai-laron, formed by the volume between the flexible wall and the side of the skeleton. These cavities are filled with fluid or with movable pistons. The fluid passes from one cavity to the other of the skeleton by holes - or by a tube connecting the two cavities e -2 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par un squelette rigide, construit en matériaux legers tels que le bois ou les composites fibres-plastiques ou bien lourds, dans le cas des ailerons de bateau tels que les métaux, fonte, aciers, aluminium, etc.* Ce squelette possède un profil symétrique par rapport au plan longitudinal de l'aileron. Les faces sont soit concaves soit planes. -2 Device according to claim (1) characterized by a rigid skeleton, constructed of light materials such as wood or fiber-plastic or heavy composites, in the case of boat fins such as metals, cast iron, steels, aluminum , etc. * This skeleton has a symmetrical profile with respect to the longitudinal plane of the fin. The faces are either concave or flat. -3 Dispositif selon la revendication (2) caractérise par le fait que le squelette est perce de trous de part en part, permettant la circulation du fluide de chaque côté de l'aileron.  -3 Device according to claim (2) characterized in that the skeleton is pierced with holes through and through, allowing the circulation of the fluid on each side of the fin. flancs de l'aileron d'avoir des courbures variables. flanks of the fin to have varying curvatures. parois par la poussée du fluide en mouvement et permettant aux  walls by the thrust of the moving fluid and allowing the gaine souple, étanche et solide, permettant une déformation des flexible, waterproof and solid sheath, allowing deformation of -4 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par une -4 Device according to claim (1) characterized by a -6 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par le remplissage de l'enceinte formée -entre les parois couples et le squelette avec un gaz ou un liquide. -6 Device according to claim (1) characterized by filling the enclosure formed -between the paired walls and the skeleton with a gas or a liquid. -5 Dispositif selon la revendication (1) caractérisé par deux parois souples, -fixées de façon étanche sur les flancs du squelette, permettant une déformation des parois par la poussée du fluide en mouvement  -5 Device according to claim (1) characterized by two flexible walls, -fixed sealingly on the sides of the skeleton, allowing deformation of the walls by the thrust of the moving fluid -7 Dispositif selon la revendication (6) caracterise par le fait que le liquide peut avoir une densite supérieure a celle de l'eau par utilisation de sels dissout ou de liquidesorgani ques,halogénes.  -7 Apparatus according to claim (6) characterized in that the liquid can have a density greater than that of water by using dissolved salts or organic liquids, halogens. -8 Dispositif selon la revendication (4) caractérisé par le fait que les parois souples sont constituees par des élastomè- res toilés ou non, par des matières plastiques ou autres-ma- tériaux permettant une deformation. Dans. le cas de bateaux, les produits hydrophobes et astiaak4rentst tels que les organosiliciques ou les matières fluorées seront utilises préfé- rentiellement pour obtenir un effet contre les 3aLissures, ,-9 Dispositif selon la revendication (I) caractérisé par le fait que le squelette ne possède pas de trous et que la mise en relation des deux volumes lateraux se fait dans ce cas a l'aide d'une tubulure extérieure avec une pompe et une vanne. -8 Device according to claim (4) characterized in that the flexible walls are constituted by elastomers canvas or not, by plastics or other-materials allowing deformation. In. in the case of boats, hydrophobic and astiaak4rentst products such as organosilicics or fluorinated materials will be preferably used to obtain an effect against 3aLissures, -9 Device according to claim (I) characterized in that the skeleton does not have no holes and that the connection of the two lateral volumes is done in this case using an external pipe with a pump and a valve. Ce qui permet de moduler à volonté la forme concave-convexe du profil.This allows you to modulate the concave-convex shape of the profile at will. -10 Dispositif selon la revendication (1) permettant la transformation de la courbure des côtés de l'aileron, obtenue par le déplacement de pistons mobiles, passant par les trous pratiqués dans le squelette double-plan. L'épaisseur des têtes de ces pistons et la longueur de leurs déplacements determinent le profil de l'aileron.  -10 Device according to claim (1) allowing the transformation of the curvature of the sides of the fin, obtained by the displacement of movable pistons, passing through the holes made in the double-plane skeleton. The thickness of the heads of these pistons and the length of their movements determine the profile of the fin.
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