FR2655309A1 - Systeme de propulsion et de sustentation eoliennes pour engins de vitesse nautiques, terrestres ou amphibies. - Google Patents
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Abstract
Système de propulsion éolienne pour engins de vitesse nautiques, terrestres ou amphibies. L'invention concerne un système de propulsion éolienne composé de deux ailes principales rigides (10' et 10) articulées selon plusieurs axes (14, 15' et 15, 16, 17 et 17'). Ces ailes prennent entre elles, vues de face, un angle particulier (alpha) compris entre 90degré et 180degré de sorte que l'une (10') annule par effet aérodynamique le moment de chavirement généré par l'autre (10) essentiellement propulsive. Cette configuration angulaire, confère à l'engin en évolution, outre sa stabilité, la faculté de planer audessus de l'eau ou du sol. Ce système, adapté à une coque (20) ou chassis à roues (munie de ses gouvernes 31, 40, 42 de contrôle des stabilités), associé à un dispositif anti-dérive (30) directionnel (32), permet la translation latérale de l'engin, face au vent, permettant une évolution à grande vitesse.
Description
La présente invention porte sur un système de propulsion et de sustentation éoliennes, pour engins de vitesse nautiques, terrestres ou amphibies.
Le système de propulsion selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il se compose d'une voilure principale, divisée en deux ailes (ou voiles) qui prennent entre elles des configurations angulaires particulières, dans une de ces configurations une aile (ou voile) en position sensiblement horizontale, utilise les forces aérodynamiques du vent comme appui pour annuler le moment de chavirement créé par l'autre, compte tenu du contrepoids que représente le centre de gravité de l'ensemble. Cet aménagement confère à l'engin la faculté de planer. L'autre aile, en position oblique, assure la propulsion en conjugaison avec un système anti-dérive directionnel, compose de dérives ou de roues, o des deux, dans ce dernier cas l'engin devient amphibie.D'autres configurations angulaires permettent d'autres fonctions vol plané, propulsion par petit ou gros temps7 stabilité à l'arret.
Les systèmes anti-chavirement (ou de rappel de gi-te > actuels des bateaux, chars à voile ou à glace sont généralement fondés sur un seul principe : la force de rappel d'un contrepoids aérien ou immergé situé au vent d'un organe (coque, flotteur1 chassis à roues ou à patins) prenant appui sur l'eau ou le sol. Ce contrepoids peut se matérialiser : par l'équipier au rappel, le flotteur au vent d'un multicoque, le lest d'un quillard, etc. Par vent fort quand ce contrepoids ne suffit plus, la réduction de la surface de la voilure devient nécessaire soit par des prises de ris, soit par l'inclinaison de la voilure vers l'horizontale (planche à voile ou aile rigide inclinable).
D'autres systèmes utilisant les forces aérodynamiques pour annuler le moment de chavirements sont généralement composés de structures complexes et fragiles, peu compatitables avec le vol.
Les milieux liquides sur lesquels s'appuient les systèmes anti-chavirement des engins nautiques sont essentiellement instables. La force du vent, pourtant nécessaire à leur propulsion, augmente cette instabilité.
Les turbulences spécifiques du milieu liquide, rencontrées par les bateaux ou autres engins nautiques sont principalement le clapot, la vague d'étrave et les phénomènes de cavitation ou de ventilation des ailerons ou foils. Ces problèmes sont difficilement contournables et expliquent les faibles performances des bateaux par rapport à celles de leurs homologues : chars à voiles ou a glace.
Le système selon l'invention est caractérisé en ce que l'appui est aérien et non plus aquatique ou terrestre, c est-à-dire qu'il utilise les forces aérodynamiques du vent apparent sur une aile horizontale qui annule le moment de chavirement de l'autre aile qui est propulsive. Ce système confère à l'engin la faculté de planer ou de voler.
Selon une application particulière de l'inventions un engin nautique se caractérise en ce qu'il comporte deux ailes principales rigides, articulées a leur emplanture selon un ou deux axes Cette ou ces articulations permettent aux ailes d'avoir entre elles un angle pouvant varier entre 900 et 18i), de sorte que l'une, sensiblement horizontale, annule le couple de chavirement et participe en majeure partie à la sustentation de l'ensemble, alors que l'autre, oblique, est essentiellement propulsive et ceci sur un bord ou l'autre.
Ces deux ailes sont individuellement et séparément orientables selon leur axe longitudinal dans la recherche du meilleur angle d'incidence au vent apparent.
Lesdites ailes sont également articulées selon un ou deux axes horizontaux située à leur emplanture permettant différentes configurations angulaires pour pouvoir s'adapter à divers types de temps, brise, vent frais OU gros temps (nécessitant la mise à la capez et aux différents modes d'évolution ("vol propulse" au ras de l'eau ou du sol ou "vol plané" en altitude quand le système anti-dérive n'est plus immergé ou en contact avec le sol)
Des volets situés dans le bord de fuite des ailes assurent le contrôle de la stabilité transversale et les virements de bord. Lesdites ailes peuvent etre munies de flotteurs ou de roulettes7 éventuellement articulés, les soutenant a l'arret, au démarrage et par petit temps.
Des volets situés dans le bord de fuite des ailes assurent le contrôle de la stabilité transversale et les virements de bord. Lesdites ailes peuvent etre munies de flotteurs ou de roulettes7 éventuellement articulés, les soutenant a l'arret, au démarrage et par petit temps.
Elles peuvent comporter des foils, articulés ou non pour servir d'amortisseur en cas de choc avec les vagues QU pour les faibles vitesses.
Lesdites ailes sont verrouillables lorsque la position désirée est obtenue.
Cette voilure est adaptée sur une coque, comportant un habitacle, qui possède deux dérives pivotantes, directionnelles, à grand allongement1 pour permetre "le vol propulse" au ras de l'eau et la translation latérale (marche en crabe) de façon à diminuer la traînée aérodynamique.
D'autre part1 des gouvernes de profondeur assurant le contrôle de la stabilité longitudinale sont installées à l'arrière de l'engin et ont une action aérienne.
Selon une autre application particulière de l'invention, ces gouvernes de profondeur peuvent autre adaptées à l'avant de l'engin.
Selon une autre application particulière de l'invention, lesdites gouvernes peuvent être immergés et ont alors une action hydrodynamique.
Suivant une autre application particulière de l'invention, le système de voilure orientable peut être adapté sur une carlingue ambivalente, flottante, munie de dérives et de roues escamotables, les gouvernes étant alors aériennes. L'engin tirant sa force de propulsion de l'action des dérives dans l'eau ou des roues sur le sol, peut, si sa vitesse est suffisante, décoller et prendre une configuration de planeur en abaissant les deux ailes à l'horizontale. Dans cette configuration, lors de l'amérissage ou de 1' atterrissage, les ailes sont de nouveau orientes pour assurer la propulsion par l'intermédiaire des dérives ou des roues, l'engin est alors amphibie.
Selon une autre application particulière1 Le système de propulsion peut être adapté sur un chassis à roues ou à patins avec des gouvernes aériennes de stabilité longitudinale, les roues ou les patins du chassis représentant le système anti-dérive. Des moyens seront alors prévus pour assurer le contrôle directionnel du chariot (marche en crabe).
Dans la recherche du rendement optimal de la voilure, ainsi que du bon équilibre des points d'application des forces, on peut prévoir une articulation sur un axe vertical permettant de faire pivoter les ailes séparément ou solidairement de façon à les orienter le plus perpendiculairement possible au vent apparent. Pour éviter ce mécanisme, une disposition angulaire optimisée pourra être prévue dès la construction.
Selon l'invention, des commandes sont envisagées par tous moyens mécaniques, hydrauliques ou électriques, assistées ou non par ordinateur
Cet engin, par sa conception, ses structures, les technologies de construction qui devront être employées, ainsi que ses réactions et son mode de pilotage sont très voisins des planeurs.
Cet engin, par sa conception, ses structures, les technologies de construction qui devront être employées, ainsi que ses réactions et son mode de pilotage sont très voisins des planeurs.
Ces applications et modes de réalisation sont dépourvus de tout caractère limitatif.
Dans la description qui suit, donnée seulement å titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels -
- La figure 1 est une vue en perspective d'un engin nautique de vitesse, propulsé et sustenté selon l'invention.
- La figure 1 est une vue en perspective d'un engin nautique de vitesse, propulsé et sustenté selon l'invention.
- La figure 2 est une vue schématique d'un engin nautique babord amures.
- La figure s est la même vue schématique que la figure 2 mais tribord amures.
- La figure 4 est un schéma représentant le jeu des différentes forces dynamiques.
- La figure 5 est une vue schématique d'une des dérives directionnel les.
- Les figures 6, 7, 8 et 9 sont des vues de dessus faisant apparaitre différentes positions de la voilure.
L'engin représenté sur la figure 1 comprend un système de propulsion (10 et 1O') monté sur un flotteur ou sur une coque (20) équipée de ses deux dérives directionnelles (30 et 30') et d'un empennage arrière (4o). Cet engin nautique prévu pour la vitesse en configuration de "vol propulsé" doit s'élever au dessus de l'eau à une altitude qui n'est limitée que par la hauteur de ses dérives.Toutefois, il peut décoller et entrer dans une phase de "vol plané" en rétablissant simultanément la symétrie angulaire des ailes par rapport au plan horizontal en abaissant l'aile haute propulsive (10 figure 2) par l'intermédiaire de son axe (15) ou, suivant un autre mode de réalisation (figure 3), en basculant l'ensemble de la voilure sur son axe (14) jusqu'à ce que la bissectrice ss de l'angle < OC) Cfigure 2 et 3) se confonde avec la verticale (y).
Les stabilités longitudinale et latérale de l'engin dans sa phase de "vol propulsé" ou de "vol plané" sont assurées par :
- un empennage (40 figures i, 2, 3 et 6) composé d'un gouvernail (42 figure 2 et 7) et de volets de profondeur (41 et 41' figures 1 et 6)
- des volets situés dans le bord de fuite des ailes < 11 et 11' figures 1, 6 et 7), utilisés en aéronautique.
- un empennage (40 figures i, 2, 3 et 6) composé d'un gouvernail (42 figure 2 et 7) et de volets de profondeur (41 et 41' figures 1 et 6)
- des volets situés dans le bord de fuite des ailes < 11 et 11' figures 1, 6 et 7), utilisés en aéronautique.
L'efficacité de ces gouvernes est éprouvée et ne trouvera pas de développement ici.
La stabilité longitudinale peut aussi être assurée par des ailerons (31, figures 2, 3 et 5) immergés sur l'une ou l'autre des dérives (30 et 30').
Les figures 2 et 3 permettent de visualiser les allures tribord et babord amures. Les virements de bord sont effectués, avec facilité, selon deux modes différents
- Système à deux axes horizontaux (15 et 15', figure 2), l'aile haute (10) se place à l'horizontale1 puis l'autre (10') dans une position oblique.
- Système à deux axes horizontaux (15 et 15', figure 2), l'aile haute (10) se place à l'horizontale1 puis l'autre (10') dans une position oblique.
- Système a un axe horizontal (14, figure 3): c'est l'ensemble de la voilure totale qui bascule d'un bord sur 1 'autre
Dans ces deux cas, les volets (11 et 11' figures 1, 6 et 7) peuvent assurer le positionnement ou le basculement de la voilure par L'action des forces aérodynamiques sur les ailes (10 et 10').
Dans ces deux cas, les volets (11 et 11' figures 1, 6 et 7) peuvent assurer le positionnement ou le basculement de la voilure par L'action des forces aérodynamiques sur les ailes (10 et 10').
Sur ces figures 2 et 3, on peut voir l'engin nautique dans une évolution de "vol propulsé" au-dessus de l'eau. On remarquera que les dérives (30 et 3O' figures 1, 2, 3 et 5) sont prévues à grand allongement pour conserver cette configuration à une hauteur telle que la coque n'ait aucun contact avec le clapot, tout en conservant ces dérives suffisamment immergées pour garder leur efficacité. En cas de sortie totale des dérives, la propulsion ne serait plus assurée et l'engin devrait alors prendre sa configuration de planeur (figure 6).
Les comparaisons des forces vectorielles aérodynamiques et hydrodynamiques sont schématisées (figure 4) sur des repères orthonormés au centre géométrique d'application des poussées les symboles ci-apres y figurent
- Fa' = force aérodynamique sur l'aile 10', oblique
- Fa = force aérodynamique sur l'aile 10, horizontale,
- O = origine des points d'application Fa' ou Fa, - 8 ' = composante verticale sur l'aile 10',
- Cv = composante verticale sur l'aile 1O,
- Cd' = composante de dérive,
- Cp' = composante propulsive sur l'aile 10',
- Cp = composante propulsive sur l'aile 10,
- Cg' = composante de gi-te,
- Cpt = résultante propulsive totale,
- Fhd = force hydraulique anti-dérive,
- Rhv = résultante hydraulique verticale,
- Xa = angle du vent apparent avec axe route,
- VVa = vitesse du vent apparent,
- i' = angle d'incidence de l'aile 10' avec son vent
apparent,
- 1 = angle d'incidence de l'aile 10 avec son vent
apparent,
- G = centre de gravité,
- P = poids,
- Cz' = coefficient de portance a l'angle d'incidence
considéré sur l'aile 10',
- C = coefficient de portance à l'angle d'incidence
considéré sur l'aile 10,
- Oc = dièdre aile,
- M' = moment de chavirement de l'aile 10',
- M = moment de chavirement de l'aile 10, 1"- Annulation du moment de chavirement (Configuration angu laire de la voilure : 90 < α < < 180 . Par exemple, par
vent moyen alpha; = 135 .)
On sait que Fa ' et Fa représentent les forces dynamiques de portance respectivement perpendiculaires aux plans des ailes 10' et 10.
- Fa' = force aérodynamique sur l'aile 10', oblique
- Fa = force aérodynamique sur l'aile 10, horizontale,
- O = origine des points d'application Fa' ou Fa, - 8 ' = composante verticale sur l'aile 10',
- Cv = composante verticale sur l'aile 1O,
- Cd' = composante de dérive,
- Cp' = composante propulsive sur l'aile 10',
- Cp = composante propulsive sur l'aile 10,
- Cg' = composante de gi-te,
- Cpt = résultante propulsive totale,
- Fhd = force hydraulique anti-dérive,
- Rhv = résultante hydraulique verticale,
- Xa = angle du vent apparent avec axe route,
- VVa = vitesse du vent apparent,
- i' = angle d'incidence de l'aile 10' avec son vent
apparent,
- 1 = angle d'incidence de l'aile 10 avec son vent
apparent,
- G = centre de gravité,
- P = poids,
- Cz' = coefficient de portance a l'angle d'incidence
considéré sur l'aile 10',
- C = coefficient de portance à l'angle d'incidence
considéré sur l'aile 10,
- Oc = dièdre aile,
- M' = moment de chavirement de l'aile 10',
- M = moment de chavirement de l'aile 10, 1"- Annulation du moment de chavirement (Configuration angu laire de la voilure : 90 < α < < 180 . Par exemple, par
vent moyen alpha; = 135 .)
On sait que Fa ' et Fa représentent les forces dynamiques de portance respectivement perpendiculaires aux plans des ailes 10' et 10.
La composante de gîte Cg' située sur un plan vertical (H) perpendiculaire à l'axe de route et la composante verticale CV sur le même plan (H) se déduisent comme suit :
Cg' = Fa'. cos Va
Cv = Fa . cos va
L'angle du vent apparent sur l'aile 10' oblique, a une valeur réelle non nulle mais inférieure à 90 .L'angle du vent apparent sur l'aile 10, horizontale, est nul, donc :
Fa'. cos Va < Fa
Pour établir l'égalité, donc pour annuler le moment de chavirement, il faut diminuer Fa
Or on sait que
Fa = Cz.1/2.#.S.Vva2 où : S = surface de l'aile
p = coef. de viscosité et que p , S et Vva sont constants pour une situation donnée,
Par suite, on ne peut agir qu'en diminuant le seul paramètre restant, Cz, c'est à dire en faisant varier l'angle d'incidence i de l'aile 11) dont dépend ce coefficient. Le Cz' de l'aile 10' donc i' est prédéterminé a une valeur définie par sa finesse et son rendement optimums.
Cg' = Fa'. cos Va
Cv = Fa . cos va
L'angle du vent apparent sur l'aile 10' oblique, a une valeur réelle non nulle mais inférieure à 90 .L'angle du vent apparent sur l'aile 10, horizontale, est nul, donc :
Fa'. cos Va < Fa
Pour établir l'égalité, donc pour annuler le moment de chavirement, il faut diminuer Fa
Or on sait que
Fa = Cz.1/2.#.S.Vva2 où : S = surface de l'aile
p = coef. de viscosité et que p , S et Vva sont constants pour une situation donnée,
Par suite, on ne peut agir qu'en diminuant le seul paramètre restant, Cz, c'est à dire en faisant varier l'angle d'incidence i de l'aile 11) dont dépend ce coefficient. Le Cz' de l'aile 10' donc i' est prédéterminé a une valeur définie par sa finesse et son rendement optimums.
Les ailes étant de longueur identique, on peut par le réglage de l'angle 4, obtenir Cg et donc
M' = M
Ainsi, le moment de chavirement est annulé de façon rigoureusement aérodynamique. Les deux ailes réagissant au même vent, cet équilibre sera conservé pour tous les types de temps et cela sans modification de la surface de voilure, sans gatte et sans l'intervention d'un contrepoids en rappel de gi-te; sauf naturellement dans des conditions extrêmes (vent trop faible ou trop fort).
M' = M
Ainsi, le moment de chavirement est annulé de façon rigoureusement aérodynamique. Les deux ailes réagissant au même vent, cet équilibre sera conservé pour tous les types de temps et cela sans modification de la surface de voilure, sans gatte et sans l'intervention d'un contrepoids en rappel de gi-te; sauf naturellement dans des conditions extrêmes (vent trop faible ou trop fort).
2- Propulsion (Configuration angulaire de la voilure 90 < α < 180 , par exemple α = 135 )
Cp' représente, sur un plan parallèle à l'axe-route, la composante propulsive de l'aile oblique (10') et Cp la composante propulsive de l'aile horizontale (10) située sur ce même plan. Ces deux composantes se déduisent comme suit :
Cp' = Fa'.cos(90 - (Va - i))
Cp = Fa.cos(90 + i)
Par transformation trigonométrique, on obtient :
Cp' = Fa'.sin(Va - i')
Cp = - Fa.sin i pour toute vaieur de Va < 90 + i et Va > i' + i.
Cp' représente, sur un plan parallèle à l'axe-route, la composante propulsive de l'aile oblique (10') et Cp la composante propulsive de l'aile horizontale (10) située sur ce même plan. Ces deux composantes se déduisent comme suit :
Cp' = Fa'.cos(90 - (Va - i))
Cp = Fa.cos(90 + i)
Par transformation trigonométrique, on obtient :
Cp' = Fa'.sin(Va - i')
Cp = - Fa.sin i pour toute vaieur de Va < 90 + i et Va > i' + i.
On constate que X est négative et représente donc une force de recul.
Pour que la résultante totale Cpt soit positive et donc propulsive, il faut que :
Cp' +
c'est-à-dire que :
Fa'. sin(Va - i') > Fa. sin i
Sachant, d'une part que
1' 2 comme vu précédemment et d'autre part que :
l'effet de soi améliore la portance de l'aile 10, l'angle i est très réduit, la force de recul Cp, sans ètre négligeable, est de faible valeur et la force propulsive Cp' est prépondérante.
Cp' +
c'est-à-dire que :
Fa'. sin(Va - i') > Fa. sin i
Sachant, d'une part que
1' 2 comme vu précédemment et d'autre part que :
l'effet de soi améliore la portance de l'aile 10, l'angle i est très réduit, la force de recul Cp, sans ètre négligeable, est de faible valeur et la force propulsive Cp' est prépondérante.
t
La résultante Cpt est positive, donc propulsive
L'appui aérien du système anti-chavirement selon l'invention n'a donc pas d'effet nuisible sur la propulsion, en revanche il minimise la tratnée hydraulique et par conséquent améliore la vitesse limite établie par le rapport propuision/traînée.
La résultante Cpt est positive, donc propulsive
L'appui aérien du système anti-chavirement selon l'invention n'a donc pas d'effet nuisible sur la propulsion, en revanche il minimise la tratnée hydraulique et par conséquent améliore la vitesse limite établie par le rapport propuision/traînée.
3"- Sustentation de l'engin en "vol propulsé" (Configuration
angulaire de la voilure * < α < 180 , par exemple
135")
Etant donne que
Cv' + Cv = - P et que : # #
Cd' = - Fhd,
On en déduit la somme vectorielle :
Cv'+ Cd'+ Fhd + Cv + P = O ce qui entratne le bon équilibre transversal dans cette configuration de "vol propulse".
angulaire de la voilure * < α < 180 , par exemple
135")
Etant donne que
Cv' + Cv = - P et que : # #
Cd' = - Fhd,
On en déduit la somme vectorielle :
Cv'+ Cd'+ Fhd + Cv + P = O ce qui entratne le bon équilibre transversal dans cette configuration de "vol propulse".
La force anti-dérive Fhd qui contribue a cet équilibre fait apparattre par la verticalité des dérives, une nouvelle composante hydraulique (Rhv, figure 4) qui tend à faire glisser celles-ci vers le haut, entraînant la coque dans un décollage anticipé, correspondant à une première vitesse de décollage.
CZ = coefficent de portance e = coefficient de viscosité
S = surface de la voilure rend compte d'une deuxième vitesse de décollage provoqué seulement par la portance de la voilure.
S = surface de la voilure rend compte d'une deuxième vitesse de décollage provoqué seulement par la portance de la voilure.
Ce phénomène permet un certain équilibre dynamique de l'engin dans la limite de ces deux vitesses et évite le recours aux gouvernes de profondeur qui, en cabrant l'engin pour le décollage (comme pour les avions), interférerait sur le réglage des incidences preétablies des ailes.
L'équilibre longitudinal de engin, quant à lui, est prévu à la construction par la répartition des points d'application des forces par rapport au centre de gravité (G) de l'engin.
4- Sustentation de I 'engin en "vol plané" (configuration
angulaire (α) de la voilure sensiblement égale a 180 ).
angulaire (α) de la voilure sensiblement égale a 180 ).
Cette configuration peut étire obtenue quand l'ensemble de l'engin est sorti de l'eau, dérives comprises.
Naturellement dans ces conditions, la propulsion ne peut plus être assurée par les moyens de locomation décrits ci-dessus. Toutefois, par la vitesse acquise, l'engin peut prétendre effectuer des "vols planés et profiter, le cas échéant, des courants aériens7 à la condition de rétablir la symétrie angulaire de la voilure par rapport au plan horizontal (figure 6) après déverrouillage de ou des articulations des ailes < 15 et 15', 14 figures 2, 3, 6 et 7).
5 - Configuration de l'engin par petit temps ( α # 90 ).
Le flotteur (12 et 12' figures 1, 2, 3 et 9) (ou roulette) situé sur l'aile basse assure la stabilité à l'arrêt et permet à l'engin d'être propulsé à faible vitesse quand le vent apparent n'est plus suffisant pour générer la portance nécessaire sur l'aile basse.
6"- Configuration de l'engin par vent très fort.
Une augmentation de l'angle (α) permet une diminution virtuelle de la surface de la voilure au vent apparent, quand celui-ci est trop violent, pour la protection des structurez
7 - Configuration par gros temps et mise à la cape ( α = 180")
Les ailes sont mises à plat et reposent sur l'eau, par l'intermédiaire des flotteurs (12 et 12' figures 2 et 3).
7 - Configuration par gros temps et mise à la cape ( α = 180")
Les ailes sont mises à plat et reposent sur l'eau, par l'intermédiaire des flotteurs (12 et 12' figures 2 et 3).
Les articulations (14 ou 15, 15' figures 2 et 3) sont freinées ou vérouillées dans le but d'assurer une stabilité maximale pour un minimum de fardage.
L'analyse des forces vectorielles dans un système complexe d'ailes réglées en opposition (couple de chavirement / couple de rappel) permet de vérifier qu'il existe bien une disposition de celles-ci et des angles d'incidence au vent apparent pour lesquels :
- La résultante des différents vecteurs horizontaux conserve une valeur positive et suffisante pour être utilisée comme force propulsive.
- La résultante des différents vecteurs horizontaux conserve une valeur positive et suffisante pour être utilisée comme force propulsive.
- La résultante des différents vecteurs verticaux a une valeur suffisante pour assurer la sustentation en "vol propulse" et c'est le couple de chavirement qui établit l'équilibre de portance entre les deux ailes.
Selon une réalisation particulière de l'invention, les deux ailes doivent prendre une orientation longitudinale la plus perpendiculaire possible au lit du vent apparent afin d'optimiser leur rendement. Des moyens seront alors prévus pour régler leurs orientations, l'axe (16 figure 8) permet de faire pivoter l'ensemble de la voilure jusqu'à la placer perpendiculairement à la direction du vent.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est également possible d'optimiser l'exposition des ailes dès la constructions le système de propulsion étant prévu pour la vitesse, l'angle du vent apparent Va prendra une valeur relativement constante. La figure 8 illustre une telle disposition, par exemple pour Va = 20 , les ailes seront disposées selon ss = 70ç. Sur cette figure l'engin est présenté babord amures.
Des flotteurs (12 et 12', figures 1, 2, 3 et 9 > ou roulettes, éventuellement articules7 peuvent être prévus sous lei ailes pour assurer la stabilité de l'engin à l'arrêt ou à faible vitesse.
Des foils (13 et 1X.' figures 2 et 3) peuvent être également prévus sous les ailes pour assurer une certaine stabilité au démarrage et jouer un rôle d'amortisseur pour prévenir d'éventuels chocs avec les vagues. Ces foils peuvent être articulés.
Les dérives figures 5), dans le cas particulier d'application a un engin nautique de vitesse, devront être prévues à grand allongement pour permettre le "vol propulsé". n titre indicatif, une longueur de trois mètres permettra de décoller la coque de la surface de l'eau à une hauteur d'environ deux mètres ou deux mètres cinquante, les parties demeurant immergées assurant leur rôle de dispositif anti-dérive (figures 2 et 3). Cette hauteur d'environ deux mètres cinquante permettra a engin de survoler le clapot d'une mer déjà formée sans l'effleurer et donc sans résistance.
Ces dérives pourront être prévues avec une articulation longitudinale autour d'un axe (32 figures 2, 3 et 5) afin de faire pivoter leur plan respectif dans une direction non parallèle a l'axe longitudinal de la coque. Cette situation obligera I 'engin à évoluer selon une translation latérale "marche en crabe" (figures 1 et 7) et dans une direction telle que l'axe de la coque puisse se placer dans le lit du vent apparent afin d'abaisser le coefficient de tramée aérodynamique grâce à une meilleure pénétration dans l'air.
Cette disposition améliore aussi le fonctionnement de la dérive arrière qui, n'étant plus alignée avec la dérive avant, évolue alors dans une eau non perturbée. L'une des deux dérives peut faire office de gouvernail.
Selon une application particulière de l'invention, non illustrée, le système de propulsion peut etre adapté sur un char å roues (ou à patins) reprenant les mêmes caractéristiques, agencements et structures que ceux décrits ci-dessus, pour abtenir les mêmes avantages. Dans ce cas, ce sont les roues (ou patins) qui assureront le fanctionnement du systeme anti-dérive Ces roues pourront également être directionnelles pour permettre la translation latérale (marche en craSe)
Toutes les commandes de réglage des ailes et gouvernes: - volets ou ailerons d'ailes (11 et 11' figures 1, 6 et 7), - empennage aérien (40) avec son gouvernail (42) et ses voletsé (41 et 41'), figures 1, 2 et 6).
Toutes les commandes de réglage des ailes et gouvernes: - volets ou ailerons d'ailes (11 et 11' figures 1, 6 et 7), - empennage aérien (40) avec son gouvernail (42) et ses voletsé (41 et 41'), figures 1, 2 et 6).
- ailerons de stabilité longitudinale immergés (31 figures 2, 3 et 5), - dérives (30 et 30' figures 1, 2, 3 et 5), seront assurées par tous moyens mécaniques, hydrauliques ou électriques avec ou sans l'assistance d'un ordinateur.
Les deux systèmes anti-dérives peuvent être adaptés sur un même engin, le rendant ainsi amphibie. Les roues et les dérives (30 et S0' ) seront alors rétractables.
Le système de propulsion selon l'invention, peut, par sa voilure réglable (figures 2, 3 et 4), s'adapter å différents types de temps et conserver rigoureusement son équilibre sans réduction de voilure.
L'engin décrit ici, bien qu'inspire de l'expérience aéronautique, conserve le principe de fonctionnement d'un voilier car il tire sa force de propulsion des vitesses relatives entre deux milieux fluides, de viscosité et de densité différentes.
Le système de propulsion selon l'invention, appliqué aux engins nautiques ou ambivalents est particulièrement destine à la compétition et au spot. En effet, libéré de certaines contraintes inhérentes aux bateaux traditionnels, il est susceptible d'atteindre des vitesses plus élevées.
Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation et d'application dérrits ci-dessus mais qu'elle en englobe toutes les variantes.
Claims (9)
1 - Système de propulsion éolienne pour engins nautiques, terrestres ou amphibies caractérisé an ce qu'il comprend deux ailes (ou voiles) principales, rigides (10 et 10'), articulées selon plusieurs axes (14, 15, 15', 16, 17 et 17'), lesdites ailes prennent entre elles, vues de face un angle particulier (α;) compris entre 90Q et 180 de sorte que l'une (10') annule par effet aérodynamique le moment de chavirement généré par l'autre, oblique, essentiellement propulsive (10) et permettent à l'engin de planer au dessus de l'eau ou du sol et en ce qu'il est monte sur une coque (20) (ou chassis à roues), (munie de ses gouvernes (31, 40, 41 et 41', 42) de contrôle des stabilités), associée à un dispositif anti-dérive (30 et 30') directionnel (32), éventuellement rétractable, permettant la translation latérale de l'engin, face au vent.
2 - Système de propulsion selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ailes sont articulées et peuvent être verrouillées à leur emplanture selon un axe (14) ou deux axes (15 et 15') horizontaux permettant toutes les configurations angulaires (α) possibles entre 90 et 180" afin de permettre : - le vol propulsé (une aile oblique, par ex. α = 135 ) - les virements de bord, - le vol plané (deux ailes a plat ,α:180 ) - la stabilité à l'arrêt et par gros temps (α = 180 ) - l'adaptation de la voilure aux différentes forces du vent
( α variable entre 90 et 180 ) 3 - Système de propulsion selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les ailes sont articulées et verrouillables à leur emplanture selon des axes longitudinaux (17 et 17') de façon à régler leur incidence t et î') au vent apparent.
4 - Système de propulsion selon les revendications 1, 2 et -.
caractérisé en ce que les ailes peuvent être articulées et verrouillables à leur emplanture selon au moins un axe vertical (16) en vue du réglage optimal de leur orientation au vent apparent et de la recherche du meilleur équilibre des points d'application des forces
5 - Système de propulsion selon les revendications 1, 2 et 3 caractérise en ce que lesdites ailes sont munies de volets sur leur bord de fuite (11 et ll') afin d'assurer le contrôle de l'assiette transversale et permettre de basculer ou d'orienteur la voilure pour les changements de bords.
6 - Système de propulsion selon l'une quelconque des revendications qui précèdent, caractérisé en ce que lesdites ailes peuvent être munies de foils, de flotteurs < 12, 12', 13 et 13') et/ou de roulettes afin d'assurer la stabilité par petit temps, à l'arrêt et au démarrage, ceux-ci pouvant être articulés.
7 - Système de propulsion selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif anti-dérive (dérives, roues ou patins retractable ou non ( et 30'), fixé a la coque et pivotant selon un axe vertical (32), ce dispositif constitue un organe directionnel et permet la modification du cap-route par rapport à l'axe longitidinal de la coque, l'engin pouvant alors marcher en crabe, vent debout, sa tramée aérodynamique étant ainsi diminuée.
8 - Systeme de propulsion selon les revendications 1 et 7 caractérisé en ce qu il comporte des dispositifs ou gouvernes permettant le contrôle de la stabilité longitudinale en "vol propulse" ou en "vol plané," lesdits dispositifs ou gouvernes pouvant avoir une action hydrodynamique (ailerons immergés ( ou aérodynamique (empennage 4, 41, 41', 42).
9 - Système de propulsion selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il peut être adapté sur un flotteur muni de dérives directionnelles ou sur un chassie à roues directionnelles (ou patins) ou sur un chassis flottant muni de ces deux dispositifs anti-dérive, directionnels, rétractables (dérives et roues), constituant respectivement des engins nautiques, terrestres ou amphibies prévus pour la translation latérale. (marche en crabe).
10 - Système de propulsion selon l'une quelconque des revendications qui précèdent caractérisé en ce qu'il comporte tous moyens de commandes mécaniques, hydrauliques, électriques assistées ou non par un ordinateur, réunies dans l'habitacle (21) que comporte la coque (20).
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