FR2621551A1

FR2621551A1 - High-speed catamaran

Info

Publication number: FR2621551A1
Application number: FR8714235A
Authority: FR
Original assignee: BROGNON GERARD
Current assignee: BROGNON GERARD
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-14

Abstract

The tunnel 18 of a catamaran, designed for high speeds, has a nozzle-shaped profile having, at the inlet, an air collector 22 of convergent shape, in the middle a substantially constant cross-section 24, and at the rear a deflector 26 for deflecting the air downwards. The tunnel 18 participates in the lift of the catamaran without the risk of the nose lifting up. The bottom of the hulls 10 has, on its rear part, orifices 40, 42 which come out of the water when the front of the catamaran lifts off excessively to allow decompression of the tunnel 18 by lateral escape of the air.

Description

CATAMARAN A GRANDE VITESSE
L'invention est relative à un catamaran à grande vitesse ayant deux coques espacées, reliées par une paroi ou un caisson ayant une paroi inférieure, qui confine avec la surface de l'eau un tunnel de compression de l'air s-'engouffrant, à grande vitesse, dans le tunnel délimité latéralement par les deux coques.HIGH SPEED CATAMARAN
The invention relates to a high-speed catamaran having two spaced hulls, connected by a wall or a box having a bottom wall, which confines with the surface of the water a tunnel for compressing the engulfing air, at high speed, in the tunnel delimited laterally by the two hulls.

La trainée d'un bateau, notamment d'un catamaran, augmente rapidement avec la vitesse, et pour atteindre de grandes vitesses, par exemple supérieures à 100 km/h, il est indispensable de soulever les coques quasiment hors de l'eau. Le tunnel de compression d'un catamaran, généralement constitué par une surface inclinée vers l'carrière reliant les deux coques, participe à ce soulèvement, mais peut constituer un facteur d'insécurité lors d'un soulèvement excessif et d'un cabrage de la partie avant du catamaran. Lors du cabrage, la surface exposée au courant d'air augmente et elle peut être suffisante pour retourner le catamaran. Cette surface inclinée freine à grande vitesse l'avancement du catamaran et limite ainsi la vitesse maximale tout en augmentant la consommation de carburant.The drag of a boat, especially a catamaran, increases rapidly with speed, and to reach high speeds, for example greater than 100 km / h, it is essential to lift the hulls almost out of the water. The compression tunnel of a catamaran, generally constituted by a surface inclined towards the quarry connecting the two hulls, participates in this lifting, but can constitute a factor of insecurity during an excessive lifting and a rearing of the forward part of the catamaran. During the nose-up, the surface exposed to the air current increases and it can be sufficient to turn the catamaran. This inclined surface brakes at high speed the progress of the catamaran and thus limits the maximum speed while increasing fuel consumption.

La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un catamaran performant à grande vitesse, sans mettre en cause la sécurité.The present invention aims to allow the realization of a high-performance catamaran without compromising safety.

Le catamaran selon l'invention est caractérisé en ce que ladite paroi présente un profil en tuyère à trois sections successives; une première section convergente d'entrée, formant un collecteur de l'air, une deuxième section centrale dans laquelle ladite paroi et la surface de l'eau sont sensiblement parallèles, l'air comprimé dans le tunnel exerçant une force de sustentation sur ladite paroi, et une troisième section arrière, inclinée vers le bas pour dévier l'écoulement d'air vers la surface de l'eau et engendrer une portance dans la zone arrière du catamaran. The catamaran according to the invention is characterized in that said wall has a nozzle profile with three successive sections; a first convergent inlet section, forming an air collector, a second central section in which said wall and the water surface are substantially parallel, the compressed air in the tunnel exerting a lifting force on said wall , and a third rear section, inclined downwards to divert the air flow towards the surface of the water and generate lift in the rear area of the catamaran.

Le profil en tuyère de la paroi du tunnel assure une meilleure répartition des forces exercées par l'air comprimé dans le tunnel sur la paroi, d'une part en réduisant les forces dans la partie d'entrée d'air, située du côté avant du catamaran, tout en conservant une force importante de sustentation, et d'autre part en augmentant la portance à la partie arrière. La résistance à l'avancement du catamaran est ainsi réduite à grande vitesse et les risques d'un soulèvement de l'avant et d'un cabrage sont notablement diminués. A l'arrêt et à faible vitesse le tunnel est quasi fermé à l'arrière par le bord arrière de la paroi qui est au niveau de l'eau et par les deux coques immergées, qui délimitent latéralement ce tunnel.Selon un développement de l'invention, les coques présentent des orifices latéraux, susceptibles de faire communiquer le tunnel avec le milieu ambiant, lors d'un soulèvement excessif, en créant une décompression dans le tunnel. Deux orifices, disposés face à face, dans la partie centrale des deux coques du catamaran, évitent tout soulèvement excessif, la décompression pouvant être modulée en échelonnant plusieurs orifices le long des parties arrières des coques.The nozzle profile of the tunnel wall ensures a better distribution of the forces exerted by the compressed air in the tunnel on the wall, on the one hand by reducing the forces in the air intake part, located on the front side of the catamaran, while retaining a significant lifting force, and on the other hand by increasing the lift at the rear. The forward resistance of the catamaran is thus reduced at high speed and the risks of a front lift and a nose-up are significantly reduced. At a standstill and at low speed, the tunnel is almost closed at the rear by the rear edge of the wall which is at water level and by the two submerged hulls, which laterally delimit this tunnel. invention, the shells have lateral orifices, capable of making the tunnel communicate with the ambient environment, during excessive lifting, by creating decompression in the tunnel. Two orifices, placed face to face, in the central part of the two hulls of the catamaran, avoid excessive lifting, decompression can be modulated by staggering several orifices along the rear parts of the hulls.

Les orifices d'échappement latéral sont avantageusement des saignées ou encoches ménagées transversalement dans le fond de la coque, dont la profondeur est adaptée à l'effet de décompression recherché. Ces saignées à profil en redan provoquent un décollement des filets fluides et une couche turbulente d'air qui réduit la résistance à l'avancement du catamaran.The lateral exhaust orifices are advantageously grooves or notches formed transversely in the bottom of the shell, the depth of which is adapted to the desired decompression effect. These recessed profile grooves cause a separation of the fluid nets and a turbulent layer of air which reduces the resistance to the advancement of the catamaran.

Le profil selon l'invention de la paroi du tunnel n'affecte pas la fonction mécanique de la paroi, de liaison entre les deux coques. Cette paroi en un matériau quelconque peut bien entendu appartenir à une structure en caisson à profil aérodynamique.The profile according to the invention of the wall of the tunnel does not affect the mechanical function of the wall, of connection between the two shells. This wall of any material can of course belong to a box structure with an aerodynamic profile.

Selon un développement de l'invention, la paroi forme un dièdre dont l'arête est orientée vers la surface de l'eau et est située dans l'axe du catamaran, pour accroRtre l'équilibre transversal du catamaran. A faible vitesse, la partie arrière de l'arrête est immergée tandis que les bords relevés émergent en confinant des passages de sortie de l'air circulant dans le tunnel.According to a development of the invention, the wall forms a dihedral whose edge is oriented towards the surface of the water and is located in the axis of the catamaran, to increase the transverse balance of the catamaran. At low speed, the rear part of the ridge is submerged while the raised edges emerge, confining the air passage passages circulating in the tunnel.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue longitudinale d'un catamaran selon l'invention, à l'arrêt ou à déplacement à faible vitesse; - l & igure 2 est une vue de l'avant du catamaran selon la fig. 1; - la figure 3 est une vue de l'arrière du catamaran selon la fig.Other advantages and characteristics of the invention will emerge more clearly from the description which follows of an embodiment of the invention, given by way of nonlimiting example and shown in the appended drawings, in which - the Figure 1 is a longitudinal view of a catamaran according to the invention, stopped or moving at low speed; - l & igure 2 is a front view of the catamaran according to fig. 1; - Figure 3 is a rear view of the catamaran according to fig.

1; - la figure 4 est une vue en coupe , à échelle agrandie, de la fig. 1, montrant le fond de la partie arrière des coques, le catamaran étant en début de cabrage; - la figure 5 est une vue de l'avant du catamaran selon la fig. 4.1; - Figure 4 is a sectional view, on an enlarged scale, of FIG. 1, showing the bottom of the rear part of the hulls, the catamaran being at the start of nose-up; - Figure 5 is a front view of the catamaran according to fig. 4.

Sur les figures, un catamaran comporte deux coques 10, 12, reliées-par un caisson intermédiaire 14, qui s'étend de la partie avant, éventuellement en faible retrait, jusqu'à la partie arrière du catamaran. Seules les coques 10, 12 flottent dans l'eau, le caisson 14 étant au-dessus de la surface de l'eau 16, par exemple à quelques dizaines de centimètres, lorsque le catamaran est à l'arrêt ou avance à faible vitesse. Le catamaran, équipé d'un ou de plusieurs moteurs hors bord ou intégrés, est conçu pour de grandes vitesses, par exemple supérieures à 100 km/h, et la forme des coques et la répartition des charges assurent à grande vitesse un soulèvement des coques, notamment de la partie avant, qui sort de l'eau de façon à réduire la résistance à l'avancement.Les deux coques 10, 12, le caisson 14 et la surface de l'eau 16 confinent un tunnel 18, dans lequel s'engouffre l'air lorsque le catamaran avance. Un tel catamaran est bien connu et il est inutile de le décrire plus en détail.In the figures, a catamaran has two hulls 10, 12, connected by an intermediate box 14, which extends from the front part, possibly in slight withdrawal, to the rear part of the catamaran. Only the hulls 10, 12 float in the water, the box 14 being above the surface of the water 16, for example a few tens of centimeters, when the catamaran is stopped or moving forward at low speed. The catamaran, equipped with one or more outboard or integrated motors, is designed for high speeds, for example greater than 100 km / h, and the shape of the hulls and the distribution of loads ensure hull heaving at high speed. , in particular from the front part, which comes out of the water so as to reduce the resistance to advancement. The two hulls 10, 12, the box 14 and the surface of the water 16 confine a tunnel 18, in which s '' engulfs the air when the catamaran moves forward. Such a catamaran is well known and there is no need to describe it in more detail.

Selon la présente invention, la paroi inférieure 20 du caisson 14, en regard de la surface de l'eau 16, est profilée pour conférer au tunnel 18 une forme de tuyère, ayant trois sections successives : une section 22 arrondie, convergente d'entrée de l'air à l'avant du tunnel 18, une section centrale 24, où la paroi 20 est sensiblement parallèle à la surface de l'eau 16, et une section arrière 26 inclinée vers le bas et dont le bord 28 plonge ou vient au ras de l'eau. La section d'entrée 22 constitue un collecteur, dont la forme arrondie guide les filets d'air sans décollement et sans engendrer une force résultante notable de soulèvement de l'avant du catamaran.L'air collecté et comprimé dans la section centrale 24 exerce une force de sustentation sur la paroi 20, tendant à soulever le catamaran et la résultante F de cette force est appliquée à proximité du centre de gravité du catamaran. La paroi 20 dans la section arrière 26 dévie vers le bas l'écoulement d'air et la portance P qui en résulte tend à soulever l'arrière du catamaran. Ces forces F et P sont négligeables à faible vitesse, mais augmentent rapidement avec la vitesse et contribuent alors à la stabilité du catamaran en contrant l'effet de cabrage, tout en participant au soulèvement hors de l'eau du catamaran pour réduire la traînée. La compression de l'air dans le tunnel 18 peut être modulée par un choix approprié des sections d'entrée et de sortie, par exemple du niveau du bord arrière 28 au-dessus ou en-dessous de l'eau 16.According to the present invention, the bottom wall 20 of the box 14, facing the surface of the water 16, is profiled to give the tunnel 18 a nozzle shape, having three successive sections: a rounded section 22, converging inlet air at the front of the tunnel 18, a central section 24, where the wall 20 is substantially parallel to the surface of the water 16, and a rear section 26 inclined downward and whose edge 28 plunges or comes flush with water. The inlet section 22 constitutes a manifold, the rounded shape of which guides the air streams without detachment and without generating a significant resultant lifting force from the front of the catamaran. The air collected and compressed in the central section 24 exerts a lifting force on the wall 20, tending to lift the catamaran and the resultant F of this force is applied near the center of gravity of the catamaran. The wall 20 in the rear section 26 deflects the air flow downwards and the resulting lift P tends to lift the rear of the catamaran. These forces F and P are negligible at low speed, but increase rapidly with speed and then contribute to the stability of the catamaran by countering the nose-up effect, while participating in the lifting out of the water of the catamaran to reduce the drag. The compression of the air in the tunnel 18 can be modulated by an appropriate choice of the inlet and outlet sections, for example of the level of the rear edge 28 above or below the water 16.

En se référant à la figure 2, on voit que la trace de la paroi 20 en coupe transversale est un angle obtus voisin de 1800, orienté vers le haut, la paroi 20 formant un dièdre à arête 30, s'étendant dans le plan longitudinal médian du catamaran et à bords 32 relevés. Cette forme en dièdre, qui s'étend sur toute la longueur du caisson 14, assure une stabilisation en roulis du catamaran, par augmentation de la surface du dièdre du côté vers lequel le catamaran se penche et inversement réduction de la surface opposée, d'une manière bien connue des spécialistes. Le bord .arrière 18 forme également un angle obtus et selon l'invention le sommet 34 de cet angle est immergé, tandis que les extrémités 36 sont émergées pour créer deux échappements de l'air comprimé dans le tunnel 18, en bordure des deux coques 10, 12.Referring to Figure 2, we see that the trace of the wall 20 in cross section is an obtuse angle close to 1800, oriented upwards, the wall 20 forming a dihedral with an edge 30, extending in the longitudinal plane median of the catamaran and with 32 raised edges. This dihedral shape, which extends over the entire length of the box 14, ensures stabilization in roll of the catamaran, by increasing the surface of the dihedral on the side towards which the catamaran is leaning and conversely reducing the opposite surface, a way well known to specialists. The rear edge 18 also forms an obtuse angle and according to the invention the apex 34 of this angle is immersed, while the ends 36 are emerged to create two exhausts of compressed air in the tunnel 18, at the edge of the two shells 10, 12.

Une caractéristique importante de l'invention, plus particulièrement illustrée par la figure 4, permet d'accroître la sécurité, en limitant les risques d'un cabrage. Les fonds 38 des coques 10, 12, qui sont avantageusement inclinés vers l'extérieur, présentent des orifices 40 transversaux d'échappement de l'air comprimé dans le tunnel 18, de la manière représentée par des flèches sur la figure 4. Dans l'exemple illustré par les figures, un premier orifice 40 en forme de saignée transversale en redan est disposé au voisinage du centre des coques 10, 12, de préférence du côté arrière et un deuxième 42 vers l'arrière du catamaran. Ces orifices 40, 42 sont normalement immergés et l'air comprimé dans le tunnel 18 ne peut s'échapper latéralement. Les figures 1 - 3 représentent cette position normale.Lors d'un soulèvement accidentel de l'avant du catamaran les orifices 40 sont dégagés de l'eau en créant des passages d'échappement de l'air comprimé du tunnel 18. La baisse de pression résultante, essentiellement vers l'avant du catamaran, rétablit automatiquement l'équilibre. Si l'effet de décompression est insuffisant et que le cabrage se poursuit les orifices 42 sqrtent également de l'eau en augmentant la section d'échappement de l'air et la décompression du tunnel 18. Il est facile de comprendre qu'un nombre quelconque d'orifices 40, 42 peuvent être échelonnés le long des coques 10, 12 pour obtenir une décompression progressive et que la position optimale de ces orifices 40, 42 dépend des caractéristiques du catamaran. La section des orifices 40, 42, ouverte ou fermée, peut être quelconque, la forme en redan favorisant la formation d'une couche turbulente d'air 44 qui limite la résistance à l'avancement de la coque. Les saignées ou orifices 40, 42 peuvent être orientés vers 1 'arrière pour favoriser la sortie de l'air et la formation d'un coussin d'air sous les coques 10, 12.
L'invention est bien entendu nullement limitée à une forme particulière du catamaran ou du caisson 1 4 et elle est applicable à toute embarcation présentant un tunnel de compression d'air et susceptible de se déplacer à grande vitesse. An important characteristic of the invention, more particularly illustrated by FIG. 4, makes it possible to increase safety, by limiting the risks of a nose-up. The bottoms 38 of the shells 10, 12, which are advantageously inclined towards the outside, have transverse orifices 40 for escaping the compressed air in the tunnel 18, as shown by arrows in FIG. 4. In the 'example illustrated by the figures, a first orifice 40 in the form of a transverse step recess is arranged in the vicinity of the center of the hulls 10, 12, preferably on the rear side and a second 42 towards the rear of the catamaran. These orifices 40, 42 are normally submerged and the compressed air in the tunnel 18 cannot escape laterally. Figures 1 - 3 represent this normal position. During an accidental lifting of the front of the catamaran the orifices 40 are released from the water by creating exhaust passages for compressed air from the tunnel 18. The drop in resulting pressure, essentially towards the front of the catamaran, automatically restores balance. If the decompression effect is insufficient and the nose-up continues, the orifices 42 also form water, increasing the air exhaust section and decompression of the tunnel 18. It is easy to understand that a number any orifice 40, 42 can be staggered along the hulls 10, 12 to obtain a progressive decompression and that the optimal position of these orifices 40, 42 depends on the characteristics of the catamaran. The section of the openings 40, 42, open or closed, can be any, the step shape promoting the formation of a turbulent layer of air 44 which limits the resistance to the advancement of the hull. The grooves or orifices 40, 42 can be oriented towards the rear to favor the exit of the air and the formation of an air cushion under the shells 10, 12.
The invention is of course in no way limited to a particular form of the catamaran or the box 1 4 and it is applicable to any boat having an air compression tunnel and capable of moving at high speed.

Claims

1. High speed catamaran having two spaced hulls (10, 12), connected by a wall or a box having a bottom wall (20), which confines with the surface of the water (16) a compression tunnel (18) air rushing in at high speed into the tunnel delimited laterally by the two shells, characterized in that said wall (20) has a nozzle profile with three successive sections; a first convergent inlet section (22) forming an air manifold, a second central section (24) in which said wall (20) and the water surface (16) are substantially parallel, the compressed air in the tunnel (18) exerting a lifting force (F) on said wall, and a third rear section (26), inclined downward to deflect the flow of air towards the surface of the water and generate lift (P) in the aft area of the catamaran.

2. Catamaran according to claim 1, characterized in that the profile of the first inlet section (22) is rounded to guide the air towards the interior of the tunnel (18) without generating a significant lifting force of the forward of the catamaran and / or resistance to advancement.

3. Catamaran according to claim 1 or 2, characterized in that said second section (24) extends over a large part of the length of the catamaran so that the point of application of said lifting force (F) is at near the center of gravity of the catamaran.

4. Catamaran according to claim 1, 2 or 3, characterized in that said tunnel (18) is almost closed at the rear by the rear edge (28) of the wall (20) coming at the surface of the water (16).

5. Catamaran according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that said wall (20), seen in transverse section, is in the form of a flattened dihedral of edge (30) merged with the longitudinal axis of the catamaran and with raised edges (32) to contribute to the stability of the catamaran.

6. Catamaran according to claims 4 and 5, characterized in that at slow speed of the catamaran the edge (34) of said dihedral is immersed at the rear edge (28) of the wall (20) while said edges (36 ) readings emerge from the water.

7. Catamaran according to any one of the preceding claims, characterized in that each of said hulls (10, 12) have, in the normally submerged part, at least one orifice (40, 42) lateral to the compressed air exhaust from the tunnel (18) to reduce said lifting force (F) during an excessive lifting of the catamaran causing said orifices to emerge from the water.

8. Catamaran according to claim 7, characterized in that several exhaust orifices (40, 42) are staggered between the central part and the rear of the catamaran.

9. Catamaran according to claim 8 or 7, characterized in that said orifices (40, 42) are constituted by transverse grooves in the form of a step creating a turbulent layer of air reducing the drag of the catamaran.