FR2617117A1

FR2617117A1 - Procede de propulsion de vehicules par le vent a l'aide d'une voilure faite d'elements rigides a profil aerodynamique symetrique

Info

Publication number: FR2617117A1
Application number: FR8701048A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-01-29
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1988-12-30
Anticipated expiration: 2007-01-29
Also published as: FR2617117B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de propulsion de véhicules marins ou terrestres par le vent à l'aide de deux ou plus de deux éléments de voilure rigides à profil aérodynamique symétrique. Le procédé est caractérisé par le fait que les éléments sont placés par articulation de façon que l'ensemble réalise globalement l'effet d'une voilure courbe et que la proximité des éléments successifs assure, par un effet de fente, une interaction des éléments de voilure qui en accroît fortement la portance. Le procédé est applicable notamment à la propulsion des véhicules terrestres ou marins, aux quilles et dérives de navires à propulsion par le vent et aux éoliennes.

Description

La présente invention concerne un procédé de propulsion des véhicules terrestres ou marins à l'aide d'une voilure constituée de deux ou plus de deux éléments aérodynamiques rigides à profil symétrique
La propulsion des navires , ou autres véhicules , par le procédé classique consiste à utiliser un ou plusieurs mâts portant une ou plusieurs voiles que l'on oriente par rapport au vent pour en obtenir une poussée motrice
Ce procédé classique présente divers inconvénients dont celui de ne pouvoir remonter au vent suivant un angle très aigu ( voir figure A en annexe et celui de devoir ajouter ou Buter des voiles suivant l'intensité du vent , suivant l'allure de marche et suivant l'état de marche ou d'arret ( au oort par exemple )
Un autre procédé , plus récent , consiste à utiliser une voilure constituée d'un ou Dlusieurs éléments rigides indépendants les-uns des autres ; ces éléments , parfois appelés- "ailes" étant chacun rigide ou déformable , de façon continue ou par l'utilisation d'un volet de courbure , mais opérant sans interaction importante systématique .On obtient ainsi des coéfficients de finesse aérsdynamique élevés mais des coéfficients de portance moyens , de lbrdre de 1,6 à 1,8 au maximum
La possibilité de remonter au vent est liée directement à la qualité aérodynamique de la voilure : coefficient de nortance généralement designé par Cz et cefficient de finesse désigné par f ce dernier étant le rapport des coefficient; de portance Cz et de trainée Cx
Pour une voilure classique ces coefficients ont des valeurs faibles , de l'ordre de Ce=0,8 et f=1,5 > 3 à leurs valeurs maximales et varient suivant l'allure de marche
Le procédé utilisant un ou Dlusieurs éléments de voilure rigides indépendants utilise des profils d'ailes donnant des valeurs de Cz de 1,2 à 1,4 et des finesses f15 à 20 . L'utilisation de volets de courbure portant le coefficient de portance jusqu'à un maximum de 1,8 environ , mais avec une forte réduction de la finesse .L'utilisation d'un élément de voilure à Drofil variable permettant d'obtenir un profil courbe sous les amures babord et tribord permet d'obtenir des valeurs de Os de 1,6 3 1,8 à leur valeur maximale avec une bonne finesse , mais la construction est compliquée donc plus lourde , fragile et chère que celle d'un léément de voilure à profil symétrique
La propulsion par des éléments de voilure rigidespermet enfin toujours
-- d'utiliser des angles d'incidence nuls ou très faibles ce qui réduit le fardage dans le cas ou une force propulsive n'est pas recherchée ou d'utiliser des allures de marche très crues du vent,
- d'utiliser la voilure en marche arrière , maneuvres que la voile classique ne permet pas.
Selon la caractéristique essentielle de l'invention la force motrice est obtenue par l'utilisation de deux ou plus de deux éléments de voilure rigides à profil symétrique orientés par rapport au vent et contraints de telle facon que
chacun d'eux, sauf celui placé le plus en avant par rapoort au vent, assure par sa position rapprochée une accélération des filets d'air sur l'extrados de l'élément de voilure qui le suit selon un phénomène connu sous le nom d' i effet de fente " ou de
soufflage de cet élément n , que
- l'ensemble des éléments ainsi placés réalise globalement l'effet d'une voilure courbe, cest à dire une déflexion progressive des filets d'air , au moins du coté extrados où les courbes des Drofils des différents éléments de voilure s'aligneront approximativement sur une même courbe convexe , et enfin rue
- l'accélération des filets d'air sur l'arrière de l'élément placé immédiatement en avant de la fente créée asoire la couche limite qui aurait sans cela tendance àse décoller ou au moins à s'épaissir vers l'arrière, à l'extrados de cet élément
Pour cela les éléments de la voilure devront ètre placés pour chacun son bord d'attaque tout près et légèrement au vent du bord de fuite de celui qui le précède , sauf pour l'élément le plus en avant par rapport au vent qui recevra celui-ci directement et les incidences iront en croissant des éléments avant vers les plus en arrière ( par rapport à leur parcours par le vent )
Pour la clarté des explications , la voilure est, pour toutes les figures, vue suivant les génératrices des éléments de façon à en faire voir les profils et l'écoulement du fluide qui subit l'effet de fente , pour une-marche babord amures ( le vent venant de la-gauche par rapport au sens de progression du véhicule).

Voir la figure 1 qui représente l'ensemble d'une voilure en quatre éléments ainsi placés et la figure 2 qui reorésente la zone d'interaction de deux éléments quelconques successifs
Sur les figures 1 et 2 les éléments mécaniques qui contraignent les éléments de voilure en place et permettent leur réglage ne sont pas représentés
On notera que l'incidence de l'élément de voilure le plus en avant ne sera , selon les formes des profils utilisés et les conditions de marche , pas obligatoirement positive mais pourra ètre nulle ou même négative tout en donnant une forte portance du fait de la présondérance de l'interaction des éléments de voilure
Ce nouveau mode de propulsion selon le procédé de l'invention donnant des coefficients de portance bien plus élevés, de l'ordre de 3 et davantage à leur valeur maximale permet de réduire en cosequence la surface de la voilure . La voilure divisée et de dimensions modestes ainsi obtenue armet d'envisager de la garder en place quand le véhiculé est inutilisé ( au port pour un navire 5 2 ce cui accroit l'intéret du procédé . nour cela la voilure sera équilibrée par rapport à ses fixations et laissée libre de façon à se mettre d'eliFmême dans le lit du vent à la fanon d'une girouette.

Selon un mode préféré de rilisation les éléments de voilure seront regroupés en 1 ou plusieurs sous-ensembles obéissant chacun aux règles du procédé . Voir figure 3 montrant un navire avec voilure divisée en deux sous-ensembles
A et 3
Selon un mode préféré de réalisation chaaue sous-ensemble sera constitué de trois éléments dont un élément central principal repéré (31 ( voir figure 4a) sur lequel viendront s'articuler un élément avant (A) constituant pour lui un dispositif hynersustentateur de bord d'attaque et un élément arrière (C) constituant pour lui un élément hyper-sustentateur de bord de fuite.L'élément central (B) sera lui-même articulé sur un axe Q permettant d'orienter l'ensemble par rapport au vent
Selon un mode préféré de réalisation les éléments (B) et (c) auront des profils symétriques (par rapport à leur corde) dits classiques et l'élément (A) aura un profil lenticulaire à courbure nulle ou plus ou moins fortes symétrioue dans ce cas par rapport à la médiatrice de sa corde ( voir variantes sur les figures 4a 4b et 5b 1 . en pointillés sur ces figures la position symétrique pour la marche tribord amures obtenue par rotation autour des articulations P et P'
Selon un mode préféré de réalisation les éléments d'un sous-ensemble de voilure pourront ètre intégrés de façon à donner approximativement , lorqu'ils sont en position moyenne ( pour ètre abandonnés en girouette par exemple ), un profil aérodynamique classique symétrique . Voir figure 5a voir le même sous-ensemble réglé pour la partance maximale en figure 5b. On remarquera que dans ce cas le profil avant est alors braqué en sens inversetequi lui donne en génral une incidence negative
Selon un mode préféré de réalisation l'élément avant d'un sous-ensemble sera un élement à profil aépdynamique classique symetrique basculant pour changer d'amure d'un angle de plus de 180 degrés en passant par l'avant. Voir fig.6
I1 est bien entendu que le procédé n'est pas limité aux modes de mise en oeuvre décrits mais s'étend aux variantes évidentes de réalisation . I1 s'étend en particulier aux voilures de chars à voiles et aux pales deéoliennes
I1 s'applique aussi aux quilles des voiliers , l'eau jouant isi le même rôle que l'air et l'aileron ( ou les ailerons ss de quille celui de la voilure . Voir figures 7a et 7b . On peut
Envisager'une quille en 3 élements en combinant les figures 7a et 7b . Notons qu'en fonctionnèment courant les amures de quille seront opposées à celles de voilure ( babord pour tribord et inversement ) en regardant toujours le navire d'en haut

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé por assurer la propulsion par le vent d'un véhicule terrestre ou marin, caractérisé par l'utilisation d'une voilure faite de deux ou plus.ae deux éléments rigides à profil aérodynamique symétrique placés de telle façon que l'efficacité ( portance ) est fortement accrue par une interaction recherchée des éléments composant cette voilure par l'effet d'une courbure globale du dispositif du coté extrados et un soufflage des éléments obtenu par l'effet de fente créé par leur proximité.

2. Procédé caractérisé par le fait que la voilure est divisée en plusieurs sous-ensembles utilisant chacun le procédé de la revendication 1 pour leur fonctionnement.

3. Procédé selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que chaque sous-ensewble de voilure est constitué de trois éléments dont un élément principal articulé sur un axe d'orientation et sur lequel viennent s'articuler un élément annexe avant et un élément annexe arrière ; l'un de ce deux dernier pouvant ètre absent ( le sous-ensemble est alors réduit à deux éléments )

4. Procédé selon les revendications 1 , 2 ou 3 caracté-.

risé par le fait que les éléments d'un sous-ensemble, alignés en position de moindre prise au vent composent approximativement un profil aérodynamique symétrique classique

5. Procédé suivant les revendications 1 , 2 ,3 ou 4 caractérisé par le fait que l'élément annexe avant est à profil lenticulaire à courbure nulle ou forte

6. Procédé selon les revendications 1 , 2 , 3 ou 4 caractérisé par le fait que l'élément annexe avant bascule par l'avant pour changer d'amure d'un angle supérieur à 180 degrés.

7. Une voilure de véhicule terrestre ou marin destinée à la mise en oeuvre du procédé selon ltune des revendications 1 à 6 caractérisée par le fait que les éléments qui la composent sont rigides , à profil aérodynamique symétrique et articulés , dont la partance est accrue par une interaction obtenue par une courbure globale de l'extrados et un effet de fente entre les éléments

8. Une quille ou dérive de voilier selon l'une des revendications 1 à 5 où Iteausit sur les élements de cette quille ou dérive comme l'air comme l'air sur les éléments de voilure avec un effet global de courbure du dispositif et un effet de fente entre les éléments qui la composent

9. Une éolienne dont les pales constituent une voilure utilisant-le procédé selon l'une des revendications 1 à 5