FR2649663A1 - Systeme de tringles flexibles, preformees, permettant de transformer une surface souple en une structure rigide aerodynamique pouvant etre reversible - Google Patents

Abstract

Système de rigidification de profil souple de voile à l'aide de tringles de forme, dureté, flexibilité bien déterminées, placées verticalement par rapport à la base, partent de la région du point d'amure vers le haut de la voile, en ligne droite ou légèrement courbées permettant d'obtenir une structure rigide et bloquée. En ligne courbe légèrement inversée l'invention permet le retournement bâbord-tribord de tout l'ensemble de la voile en un mouvement ondulatoire. Ces tringles sous tension, forment des arcs de voûte déterminant un profil général rigide aérodynamique. Ce volume peut être transformé et modulé en fonction de différentes tensions d'étarquage exercées sur ces mêmes tringles. Une seule tringle placée dans le 1**e**r 1/3 ou 1/4 avant d'une voile classique permet la rigidification de tout le bord d'attaque.

Description

Une tringle (T) de rigidité, de flexibilité déterminée cintrée et bloquée entre 2 butées (xy) le cintrage est inversé et détermine un point d'équilibre d'instabilité (P) une courbe légèrement inversée est ainsi dessinée (xpy); Un réceptacle (fourreau) (F) sera fixé, positionné suivant la même courbe sur une surface souple de matière diverse (E) pouvant être du tissu, plastique, elle même positionnée et enchassée dans un cadre de forme déterminée pouvant être variable (R) et souple. Cette surface peut-être préformée (pinces) en relation étroite et colncide avec le dessin de courbe (xpy). Le formage correspondra au volume d'encombrement de la tringle (ar) (fig.I). La tringle (T) est enfilée dans le fourreau par (a) ouvert et est bloquée en (B) fermé. Elle est mise sous tension en (A) et bloquée en (a).

La mise sous tension développera une force vers (H) et créera un volume général rigide dont la clef de voûte sera (P).

Une pression en (Za) vers le bas permettra à l'ensemble de la structure de se retourner pour adopter une position identique, mais inversée vers le bas (Fig.I bis). La pression peut-être exercée sur la tringle (-a), le cadre (R) faisant office d'appui de bras de levier. Une pression vers le bas (b) en (a) retournera denouveau la structure etc... L' inversion se faisant progressive de (a) vers (b) en un mouvement ondulatoire. Ce mouvement peut-être accéléré manuellement ou mécaniquement provoquant un effet propulsif.

L'invention permet d'obtenir dans le domaine des voiles classiques des profils rigides. Elle peut s'adapter à une voile existante, sans retailler ou redessiner celle-ci. Le simple fait de coudre un fourreau et d'y installer la tringle suivant les normes de l'invention dans le ler 1/3 et le ler 1/4 avant de la voile (Fig.5) (I) donnera à la voile un profil de bord d'attaque rigide lui permettant dans les rafales et les vents forts d'avoir une très bonne tenue du fait du blocage du centre de poussée vers l'avant. En effet, toutes les voiles classiques de bâteaux voient leur centre de poussée (creux de la voile) déplacé vers l'arrière à la moindre brise, donnant un très mauvais rapport de propulsion, déplacement vers l'avant entrainant une gite importante.

Il existe des solutions de rigidification, celle d'augmenter le nombre de lattes, la voile est plus lourde et le creux recule quand même. Une des meilleures solutions apportée ces dernières années est l'adaptation de (camber) sur les voiles de planche à voile et de lattes profilées.

Ces cambers doivent avoir une certaine souplesse pour que le changement d'amure puisse se réaliser sans problème, ce qui n'est pas toujours le cas, l'intervention d'une poussée de la main ou du pied en navigation est nécessaire quelquefois pour aider le passage (babord - tribord) de la voile. La souplesse au camber engendre une souplesse du bord d'attaque, ayant pour résultat un écrasement de cette zône critique dans les plus fortes pressions détruisant le profil aérodynamique.

I1 existe des voiles rigides ne pouvant naviguer que d'un côté, des voiles pleines profilées, mais de fragilité externe en général, dans les grandes surfaces elles ne résistent pas à un chavirage (Publication multicoques N022-1989 concerant la destruction de l'aile du WINGNILL).

L'invention permet d'obtenir la rigidité du profil tout en lui concervant une souplesse de manoeuvre, de vrillage dans les surventes elle allège le mât en créant un arc de voûte ltempéchant de se cintrer à l'envers (Fig.4 et 4 bis en AI) diminuant la pression sur les haubans.

Elle garde et maintient le profil aérodynamique sur toute la hauteur, permet l'exploitation à 100 de toute la surface.

La présente invention est issue d'observations, d'études menées sur des ailes d'insectes, elle met en évidence le rôle important des nervures constituant la structure générale interne de l'aile formant un ensemble architectural aérodynamique variable, précis, rigide, réversible. Elles représentent l'élément principal du moteur propulsif de l'aile. Ces nervures (Tringles) forment une suite d'arcs de voûte en position instable contrôlées, maitrisées faisant office de ressort pouvant s'enclencher les uns après les autres dans un ordre bien précis (ordre d'allumage des bougies d'un moteur à essence) permettant un retournement progressif de l'aile en un mouvement ondulatoire.

L'ensemble des nervures (tringles) converge vers une même zone située vers le point de raccordement au corps de l'insecte (point d'amure), les extrémités des nervures étant reliées à des bras de levier, qui eux- mêmes sont reliés à une rotule de contrôle actionnée elle même par des ligaments musculaires se contractant par vibration. Ces contractions agissent en s'amplifi-ant sur les bras de levier qui transmettent une pression démultipliée agissant directement sur le déclenchement des nervures flexibles provoquant un mouvement ondulatoire en cascade. Le retournement d une nervure entrainant le retournement de la suivante, etc...

Les exemples suivants permettent d'expliquer les différentes possibilités de rigidification totales. ou partielle par l'invention, de structure souple pouvant être une voile de planche à voile ou de bateau.

Les explications et démonstrations porteront sur l'emplacement stratégique des tringles (Fig.3) des possibilités d'obtenir un profil rigide non réversible (Fig.3 en I) rigide et réversible en (3); rigide très manoeuvrable (Fig.3 en 4 bis). De déterminer, d'élaborer un volume en relation étroite avec les courbes de tension des tringles, de positionner le centre de gravité en fonction de la courbe de rigidité des tringles (Fig.4 et 4 bis).

De jouer sur le positionnement des tringles sur la surface afin...

d'obtenir un profil aérodynamique choisi, voile de vitesse, de slalom (Fig.5 (1-2-3)).

De règler une voile, de gonfler ou applatir le profil en jouant sur les tensions des tringles (Fig.6 et 6 bis).

De présenter un modèle de voile pouvant s'ouvrir dans le haut afin de moduler et d'atténuer les turbulences (Fig.7).

Adaptation de l'invention à une voile de bateau avec système de réduction de voilure (Fig.8 et 8 bis).

Le dessin des courbes inversées de l'invention peut-être utilisé pour la mise en forme par pinces traditionnelles d'une voile, cette voile peut-être utilisée sans tringles de renfort, la structure ainsi fabriquée ayant des caractéristiques normales de souplesse d'une voile classique.

L'invention concerne un système de rigidification interne externe d'une surface pouvant entre, une voile, aile, dérive, gouvernail, membrane propulsive. Elle met en pratique l'utilisation du principe de base représenté en (Fig.I et Fig.I bis) pour la construction d'une surface devenant rigide, réversible ayant des propriétés aérodynamiques, elle peut être utilisée dans l'eau, l'air ou d'autres éléments de fluidités diverses.

Pour simplifier la compréhension des explications l'exemple de démonstration dans les pages suivantes concerne une seule des multiples applications de l'invention et portera sur l'adaptation de l'invention à'la fabrication et à la transformation d'une voile de planche à voile.

Le mot (tringle) sera utilisé à chaque fois, pour désigner un objet pouvant remplir le même rôle important de l'invention, concerne le mot tige, barre, latte et élément plus ou moins flexible, bien déterminé pouvant être d'un seul tenant ou utilisé en double, triple ou plus (Fig.2), en morceau s'emboitant les uns dans les autres (I) pouvant se raccourcir ou s'allonger (2). Tous les systèmes téléscopiques ou à rallonges des wishbones de planches à voile sont utilisables. L'utilisation de système pouvant diminuer ou augmenter la tension est possible et adaptable. Les tringles peuvent être retirées, démontées partiellement ou en totalité, faire partie intégrante de la structure (moulées intégrées, emprisonnées, noyées dans la matière, soudées, collées au cours d'une opération par exemple de thermoformage).

Les tringles peuvent être pleines ou creuses, régulières de section dans toute la longueur, variées progressivement ou par section (Fig.2) (3). Dans tous les cas il y aura une relation directe du dessin de la courbe obtenue par le cintrage simple ou inversé de la tringle utilisée (déterminée par la courbe de tension mécanique de la tringle dans son ensemble) (Fig.I ter, xy et xpy).

Cette courbe de tension sera toujours utilisée pour le positionnement des éléments divers pouvant servir à tenir emprisonné, positionner la tringle sur la surface à traiter par l'invention (Fig.I) (F).

La section des tringles peut être régulière, irrégulière, légèrement ovalisée, profilé (Fig.2) (4, mais offrant et ayant des caractéristiques de flexibilité régulière sur 360C (Fig.2) (5).

Les tringles peuvent être préformées avant le positionnement dans le fourreau, la courbe de positionnement correspondant au dessin des courbes, des tringles préformées. Les tringles peuvent être positionnées telles quelles (préformées en courbes) sans repère de surface, soit préformée elle-même en volume aérodynamique. Le formage peut avoir lieu avant ou après le positionnement (thermoformage).

EXPLICATION DES EXEMPLES
La fig.3 (I) représente une surface découpée et assemblée par pinces en fonction de courbes simples non inversées.

Les tringles Al et A2 permettent de bloquer le bord d'attaque à elles seules (Z). Les tringles Al et A2 contrôlent I'endroit où s'exercent les plus fortes pressions, centre de poussée, 3, 4 et 5 jouant un rôle moindre étant situées dans une zone de faible pression.

Une mise sous tension perpendiculaire au mât est réalisée par des lattes classiques en (L). Cette structure établie est très rigide et ne peut être réversible. I1 faut relacher la tension des tringles pour dégonfler la voile et pouvoir changer d'amure et réétarquer l'autre côté.

Les tringles se comportent comme des baleines de parapluie.

L'exemple de la Fig.3 (3) représente une voile dont la surface totale a été découpée en 6 moreaux, assemblée avec des pinces (3 bis) en relation avec les courbes de tension légèrement inversées des tringles qui seront utilisées pour la rigidification de chaque panneau. Le panneau correspondant à la surface de la (ZI) a été assemblé au panneau de la (Z2) en une courbe Al. Cette courbe correspond à la courbe de tension naturelle de la tringle Al, qui sera utilisée éventuellement pour la rigidification de cette zone correspondant au ler bord d'attaque. Les autres panneaux 3, 4, 5, 6, sont assemblés de la même manière.

L'inversion des courbes a été réalisée suivant la technique expliquée en Fig.l, toutes les courbes représentent le point d'équilibre instable de tension des tringles. Un système de lattage classique permet de tendre la toile perpendiculaire au mât (L).

La structure obtenue est rigide, mais offre une possibilité de retournement du fait de l'inversion, le retournement se faisant par une pression sur la zone (ZA) dans la partie basse des tringles Al et A2.

La tringle Al se retourne comme dans la (Fig.l) entrainant à sa suite la tringle A2, entraînant elle-même A3 et très rapidement A4, A5, A6.

Le retournement peut être effectué naturellement au cours d'un virement de bord (quand la voile est légèrement à contre). Le vent exerce une pression sur la chute de la voile dans une zone correspondant aux tringles
A4, A5 et A6. Ces trois tringles se retournent en entrainant à leur suite la tringle A3, puis A2 et enfin Al.

La fig.3 bis représente une coupe transversale suivant un axe situé au centre de gravité de la voile en (xy) avant l'assemblage par pinces des 6 panneaux composant l'ensemble de la voile. La coupe xI et yI représente la voile ayant été réassemblée avec les (pinces) supplément de tissu pour obtenir un préformage général l'emplacement (P).

Le dessin n02 montre la structure de face et met en évidence le rôle d'arc de voûte des tringles n0l et 2 du bord d'attaque. Les tringles exercent une poussée perpendiculaire au mât en B tendant le tissu vers I'extérieur, elles exercent aussi une poussée vers A et vers 2 (c et d).

La fig.3 (4) représente une possibilité de lattage perpendiculaire classique en (L), et de lattage par le système de l'invention en courbes légèrement inversées en (LI) cette dernière solution permet d'obtenir un peu plus de souplesse dans les virements.

La Fig.3 (4 bis) offre une utilisation très rapide dans les manoeuvres et permet un mouvement ondulatoire qui peut être accéléré par des procédés manuels ou mécaniques. Les tringles dans la zone (A) pouvant être raccordées à des leviers qui eux-mêmes peuvent être reliés à des systèmes divers d'entrainement. L'ensemble de la structure n'est pas tendue perpendiculairement au mât par une latte d'une seule portée allant du mât à la chute de la voile, mais par une suite de petites lattes (flottantes) prenant appui uniquement sur sa voisine L3 et L2. Un tel système permet de conserver à 100% les caractéristiques mécaniques de retournement des tringles.

La Fig.4 permet d'établir une voile à trois tringles, ayant son centre de gravité en (C) avec l'utilisation de tringles ayant une même tension sur toute leur longueur. La tringle A3 détermine un arc de cercle a
I régulier. Les trois tringles en (A) al, a2, a3 sont positionnées suivant 3 axes Ax, Axl et Ax2.

Les tringles sont positionnées en courbes inversées, le point d'équilibre instable se trouve à 50% de la longueur de la tringle du fait de sa régularité de tenion (P). La Fig. A & montre de profil les 3 arcs de cercles réguliers et de dimensions différentes, la Fig.A2 montre le volume général formé par l'addition des 3 arcs de cercle déterminant un centre de gravité (C) légèrement baissé.

La Fig. 4 bis détermine une même construction suivant 3 mêmes axes
Ax, xl, x2 mais avec des tringles de tension décroissant vers le bas, plus rigide progressivement vers le haut. A3 détermine la courbe de tension de la tringle al. On remarque tout de suite que les courbes ne se croisent pas à 50% de leur longueur et que le point le plus profond de chaque courbe est légèrement baissé par rapport au dessin (Fig.4). Le centre de gravité (C) est placé plus bas par rapport au dessin (Fig.4).

Ces deux démonstrations permettent de bien comprendre qu'il est possible de bien déterminer un volume et d'établir un centre de gravité à un endroit bien précis, en fonction des tensions des tringles utilisées.

La fig.5 (I) est une voile type slalom, elle est construite avec une seule tringle. Cette tringle est positionnée à l'endroit le plus important, celui où sont exercé les plus fortes pressions. Le positionnement définitif de la tringle peut varier légèrement suivant l'utilisation moyenne de la voile. Pour une utilisation par vent fort on choisira un profil plus plat, position Al, Pour une navigation par vent moyen, a2. Le positionnement en a2 vers l'arrière, limite à ne pas dépasser pour le bon rendement de la voile ayant une seule tringle.

La Fig.5 (2) montre une voile ayant 2 tringles avec un profil type voile de vitesse. La position de la tringle al au ler 1/3 et a2 légèrement reculée détermine un blocage du centre de pression légèrement après les ler 1/3 (option vent moyen à fort).

La Fig.5 (3) montre la même voile, mais avec un blocage situé plus en avant ler 1/4 avant pour la tringle al,-et ler 1/3 avant tringle a2.
Cette voile permet un bon contrôle dans les vents forts à très forts.

La Fig.6 montre une voile ayant 5 tringles en tension inversée (courbe inversée) mais avec 2 lattes (flottantes) permettant plus de manoeuvrabilité (L3). Cette voile a son centre de gravité en ZP et est contrôlée par les tringles 1, 2, 3, 4.

Le dessin (B) représente une coupe au niveau du centre de gravité (ZR) des positions des tringles dans un mouvement de retournement au cours d'un changement de bord.

B1 position tribord amure
B2 le vent commence à exercer une pression à contre, les tringles 4 et 5 se retournent dans un mouvement ondulatoire, entraînant le reste des tringles dans ce mouvement.

B3 la voile est inversée en position babord.

La Fig.6 ter montre plusieurs possibilités de règlage pour une même voile. a pour le petit temps, b vent moyen, c et d la position du centre de poussée est en avant pour les vents forts. C'est en diminuant ou en augmentant les tensions sur les tringles que la voile s'applatit ou se gonfle suivant l'utilisation choisie.

La Fig.7 est un modèle de voile permettant l'ouverture et la régulation des filets d'air dans le haut de la voile. Le mât est plus petit que la hauteur de l'ensemble de la voile, il commence en A et finit en B.

La partie haute (d) est contrôlée par les tringles Al et A2, elle est souple tout en gardant une certaine rigidité du fait de la présence des tringles. La zone (Zd) s'ouvre légèrement dans les surventes et module les turbulences des filets d'air.

La Fig.8 et 8 bis montre une adaptation de l'invention sur une voile de bateau avec une possibilité de réduction de voilure. La voilure étant ramenée tringle après tringle le long du mât comme un rideau. La tension des tringles étant supprimée, elles deviennent droites et facilitent le placage et le ficelage de la voilure contre le mât.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1) Tringle, tige, latte, utilisées pour- la rigidification d'un profil souple peuvent être une voile de bateau ou une aile volante, caractérisée en ce que le positionnement d'une ou de plusieurs de ces tringles soit réalisé dans un sens vertical, de la région du point d'amure vers le haut de la voile Fig.4.

2) Tringle de rigidification de profil de voile placée verticalement suivant la 1ère revendication caractérisée en ce que le positionnement d'une ou plusieures de ces tringles soit effectué de haut en bas ou viceversa selon une ligne droite ou légèrement courbée Fig.3 (I). Ce positionnement permet la création après mise sous tension des tringles d'un profil aérodynamique très bloqué, rigide et peu réversible.

3) Tringle de rigidification de profil de voile suivant le positionnement vertical de la 1ère revendication caractérisée en ce que le dessin du positionflement soit réalisé suivant une ligne courbe, légèrement inversée Fig.4, Fig.8. Cette inversion permettant après mise sous tension des tringles d'obtenir un profil d'ensemble rigide manoeuvrable réversible facilitant le passage babord-tribord.

4) Tringle, tige, latte de rigidification de profil de voile suivant les 3 premières revendications caractérisée en cë qu'elle soit constituée en élément simple d'un seul tenant ou en morceaux démontables ou non

Fig. (I et 2 pouvant être de forme, de section et d'épaisseur régulière ou variable Fig.2 (3 et 4). L'élément ainsi fabriqué d'un seul tenant ayant une flexibilité bien déterminée permet, après mise sous tension, la création d'un arc de voûte tendant la voile d'un'seul tenant entre les 2 points de positionnement de cette même tringle Fig.4 et 4 bis.

Les tringles A3 déterminent les arcs de voûte Al et A2.

5) Tringle, tige, latte suivant l'ensemble des revendications caractérisées en ce que le positionnement s'effectue principalement dans une zone constituant le bord d'attaque du profil aérodynamique, zone où s'exerce les plus fortes pressions dans le ler 1/3 avant. Une voile rigidifiée par une seule tringle, le positionnement est caractérisé par son emplacement dans le ler 1/4 avant minimum et ne dépasse pas le ler 1/3 avant maximum Fig.5 (I).

Une voile rigidifiée par 2 tringles sera caractérisée par le positionnement de la 1ère tringle dans le ler 1/4 avant et la 2ème tringle dans le ler 1/3 avant minimum et ne dépassera pas la limite des 50% avant maximum Fig.5 (2). Ces positions de fonctionnement sont situées au niveau du centre de gravité d'une voile Fig.6 (zr). Le positionnement des 3è, 4è, 5è, 6è tringles s'effectuant sur le restant de la surface avec principalement le positionnement du point haut de la 3è tringle, caractérisée en ce qu'il permet d'augmenter la surface en tête de voile et de donner un volet d'ouverture nerveux (vrillage) dans les rafales.

Fig.7 (2).

6) Tringle de rigidification suivant l'ensemble des revendications caractérisées en ce qu'elles peuvent être croisées par devant ou par derrière par des lattes, tringles ayant des caractéristiques d'orientation classique (perpendiculaire au mât) Fig.3 (4), ces tringles peuvent avoir elles mêmes des caractéristiques de positionnement selon une ligne droite ou légèrement inversée suivant la 2è et la 3è revendication et peuvent avoir les mêmes caractéristiques de forme, de rigidité, de flexibilité de la 4è revendication Fig.3 (4).

7) Structure, voile, aile, membrane, rigidifiées par les tringles constituant l'invention et suivant l'ensemble des 5 revendications caractérisées en ce que cette structure peut recevoir un contre-lattage perpendiculaire effectué alternativement entre chaque grande tringle (par des petites lattes) partiellement ou en totalité de la surface Fig.3 (4 bis) une telle disposition permettant une très grande manoeuvrabilité.

8) Tringle, tige de rigidification, suivant toutes les revendications caractérisées en ce que le positionnement, l'assemblage, la fixation au support souple peut être réalisée par différents moyens, elles peuvent être glissées dans un fourreau de lattes classiques Fig., en buté à une extrêmité et être libre à une autre (pour recevoir les tensions d'étarquage). Elles peuvent faire partie intégrante du support, être fixée définitivement ou provisoirement. Les tringles peuvent être fixées, positionnées sur toute leur longueur ou par points espacés par différentes méthodes de fixation. L'ensemble de la structure tringle plus le support souple peut être fabriqué en une seule ou plusieures opérations par différentes méthodes de fabrication, thermoformage, injection, collage, moulage. Ces fabrications permettant la fabrication d'objets de moyennes et petites dimensions pouvant être utilisés pour des maquettes d'ailes d'avion, voiles de bateau, jouets, ailes battantes.

9) Tringle, tige de rigidification suivant l'ensemble des revendications caractérisées en ce qu'elles peuvent être utilisées pour constituer l'exosquelette d'une structure aérodynamique épaisse ayant une double surface. Fabrication d'ailes ou de morceaux d'ailes (aile à fente).

10) Tringle, tige de rigidification suivant la 8è revendication caractérisée en ce que les tringles peuvent être reliées à leurs bases à un système mécanique d'accélération du mouvement de retournement et créer une force ondulatoire de propulsion permettant le déplacement de tout l'ensemble.