EMBARCATION A PROPULSION MUSCULAIRE
La présente invention se rapporte à une embarcation à propulsion musculaire, munie d'au moins une paire de pales de propulsion, ces pales étant rigides par rapport aux efforts auxquels elles sont destinées à être soumises.
Il existe une quantité de solutions proposées pour propulser une embarcation à l'aide d'une ou plusieurs pales souples ou rigides, actionnées soit par un balancement imprimé à l'embarcation par son passager comme dans le FR-A1-2453774, soit en imprimant un mouvement oscillant à la pale de propulsion par un système de levier, comme, par exemple, dans le DE-A1-2526334, dans le WO 91/08139 ou dans le EP-A1-0158029.-
Le défaut commun à ces systèmes de propulsion est leur manque d'efficacité, nécessitant un effort musculaire important pour une vitesse de déplacement très réduite. En effet, la poussée obtenue par une pale que l'on déplace autour d'un axe d'articulation par un système de levier est extrêmement faible. Quant à un mode de propulsion du type décrit dans le FR-A1-2453774, le déplacement libre et sans limite de la pale consécutivement aux oscillations imprimées à l'embarcation par tangage de celle-ci donnent également des résultats décevants.
C'est sans doute ce qui explique pourquoi, malgré le grand nombre de solutions proposées pour propulser une embarcation à l'aide de pales oscillantes, ce type d'embarcation n'a jusqu'ici pas connu le moindre succès commercial, pour autant qu'il ait dépassé le simple stade du prototype expérimental.
Or, il est indéniable qu'à côté de la barque à rame et du pédalo, il existe un marché pour un autre type d'embarcation à propulsion musculaire, destiné aussi bien à l'amusement qu'à une pratique sportive.
Le but de la présente invention est précisément d'améliorer le rendement d'une embarcation mue par des pales.
A cet effet, cette invention a pour objet une embarcation à propulsion musculaire, munie d'au moins une paire de pales de propulsion, ces pales étant rigides par rapport aux efforts auxquels elles sont destinées à être soumises, caractérisée en ce que ces pales sont disposées symétriquement par rapport à l'axe de propulsion rectiligne de l'embarcation, que chaque pale a une densité sensiblement égale à celle de l'eau et est articulée autour d'un axe situé à une certaine profondeur au-dessous du plan de flottaison de l'embarcation, cet axe étant para Ilèle à ce plan de flottaison et perpendiculaire audit axe de propulsion rectiligne, deux butées étant disposées de part et d'autre de la trajectoire de chaque pale autour de son axe d'articulation, sensiblement symétriquement par rapport à la position médiane de la pale où celle-ci est parallèle au plan de flottaison.
Les avantages de cette embarcation apparaitront à la lumière de la description qui va suivre et, en particulier, du mode de propulsion de cette embarcation.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple, différentes formes d'exécution de l'embarcation objet de la présente invention.
La figure 1 est une vue en plan de la première forme d'exécution.
La figure 2 est une vue selon II - II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en plan d'une variante de la figure 1.
La figure 4 est une vue selon IV - IV de la figure 3.
La figure 5 est une vue en plan d'une seconde forme d'exécution.
La figure 6 est une vue selon VI - VI de la figure 5.
Les figures 7a et 7b sont des vues explicatives en élévation de face du mode de propulsion de l'embarcation objet de l'invention.
La figure 8 est une représentation des trajectoires respectives des pales de propulsion vues latéralement.
Les figures 9, 10 et 11 sont des vues latérales partielles d'un élément de propulsion dans différentes positions.
Les figures 12 et 13 montrent l'influence de la dimension longitudinale des pales sur le rendement obtenu.
L'embarcation illustrée par les figures 1 et 2 comporte un flotteur 1 qui présente un volume susceptible d'engendrer une poussee une fois immergé dans l'eau; correspondant à environ deux fois la masse de l'embarcation et de son passager.MUSCLE PROPULSION CRAFT
The present invention relates to a muscular propulsion boat, provided with at least one pair of propulsion blades, these blades being rigid with respect to the forces to which they are intended to be subjected.
There are a number of solutions proposed to propel a boat using one or more flexible or rigid blades, actuated either by a swinging printed on the boat by its passenger as in FR-A1-2453774, or by printing an oscillating movement of the propeller blade by a lever system, as, for example, in DE-A1-2526334, in WO 91/08139 or in EP-A1-0158029.-
The common defect in these propulsion systems is their lack of efficiency, requiring significant muscular effort for a very reduced speed of movement. In fact, the thrust obtained by a blade which is moved around a hinge axis by a lever system is extremely low. As for a propulsion mode of the type described in FR-A1-2453774, the free and unlimited movement of the blade following the oscillations imparted to the boat by pitching thereof also give disappointing results.
This is undoubtedly what explains why, despite the large number of solutions proposed to propel a boat using oscillating blades, this type of boat has so far had no commercial success, provided that 'it has passed the simple stage of the experimental prototype.
However, it is undeniable that next to the rowboat and the pedal boat, there is a market for another type of boat with muscular propulsion, intended as well for the amusement as for a sporting practice.
The object of the present invention is precisely to improve the efficiency of a boat driven by blades.
To this end, the subject of this invention is a muscle-propelled boat, provided with at least one pair of propulsion blades, these blades being rigid with respect to the forces to which they are intended to be subjected, characterized in that these blades are arranged symmetrically with respect to the straight propulsion axis of the boat, that each blade has a density substantially equal to that of water and is articulated around an axis located at a certain depth below the waterline of the boat, this axis being para Ilele to this waterline and perpendicular to said straight propulsion axis, two stops being arranged on either side of the trajectory of each blade around its axis of articulation, substantially symmetrically by relative to the middle position of the blade where it is parallel to the waterline.
The advantages of this boat will become apparent in the light of the description which follows and, in particular, of the mode of propulsion of this boat.
The accompanying drawing illustrates schematically and by way of example, various embodiments of the boat which is the subject of the present invention.
Figure 1 is a plan view of the first embodiment.
Figure 2 is a view along II - II of Figure 1.
FIG. 3 is a plan view of a variant of FIG. 1.
FIG. 4 is a view along IV - IV of FIG. 3.
Figure 5 is a plan view of a second embodiment.
FIG. 6 is a view along VI - VI of FIG. 5.
Figures 7a and 7b are explanatory views in front elevation of the propulsion mode of the boat object of the invention.
FIG. 8 is a representation of the respective trajectories of the propulsion blades viewed from the side.
Figures 9, 10 and 11 are partial side views of a propulsion element in different positions.
Figures 12 and 13 show the influence of the longitudinal dimension of the blades on the efficiency obtained.
The boat illustrated in Figures 1 and 2 comprises a float 1 which has a volume capable of generating a thrust once submerged in water; corresponding to approximately twice the mass of the boat and its passenger.
L'axe A - B correspond à la direction de propulsion rectiligne de l'embarcation.The axis A - B corresponds to the straight propulsion direction of the boat.
preux pales 2, 3 sont disposées symétriquement par rapport à cet axe. Elles sont fixées à ltextrêmité de bras respectifs 4, 5, à une certaine profondeur (30 4O0miL au-dessous du plan de flottaison) par l'intermédiaire d'un axe 6, respectivement 7qui s'étend transversalement à l'axe A - B. Deux butées 8, 9 sont disposées de part et d'autre de chaque pale pour limiter l'amplitude de son mouvement oscillant. Ces pales 2, 3 ont un poids spécifique sensiblement égal à celui de l'eau de sorte qu'elles ne montent ni ne descendent de par leur propre masse. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, les pales 2 et 3 sont disposées sur un axe transversal situé à une certaine distance le long de l'axe AB du centre de flottabilité F de l'embarcation (voir partie traitant de la direction).
Les figures 3 et 4 montrent. une variante dans laquelle le flotteur 11 a la forme d'un canard dont la tête 12 est articulée autour d'un axe vertical 13. L'extrémité de cet axe s'étendant sous le flotteur 11, porte un gouvernail. Une tige transversale 14 permet au passager d'actionner ce gouvernail par l'intermédiaire d'une corde 15 attachée aux deux extrémités de la tige 14. Le reste de l'embarca- tion est tout à fait semblable à celle des figures 1 et 2.
Les figures 5 et 6 représentent une forme d'exécution comprenant de chaque côté du flotteur 16, une pluralité de pales 17 et 18 disposées parallèlement à l'axe de propulsion rectiligne. Chacune de ces pales 17 et 18 est articulée de la même manière que décrit pour les pales des figures 1 et 2 et leur mouvement est limité par des butées 19 et 20 disposées symétriquement de part et d'autre des pales.
Le mode de propulsion de l'embarcation décrite ci-dessus est expliqué en se référant aux figures. 7a, 7b, 8, 9, 10 et 11.
Les figures 7a et 7b montrent l'embarcation vue de face avec son passager dans deux positions extrêmes de roulis communiqué à l'embarcation par le passager qui s'appuie dans les zones 21 et 22 (fig. I) formées de surface antidérapantes, en portant le poids du corps alternativement d'un pied sur l'autre pour communiquer le mouvement de roulis. Etant donné que les pales 2, 3 sont articulées par un de leurs bords et ont une densité voisine de celle de l'eau, le mouvement de roulis les amène tout d'abord en positions de butée inversées, puisque le mouvement de roulis en fait monter une et descendre l'autre. Dès qu'elles occupent cette position de butée (fig. 10, 11), la force F qui s'exerce perpendiculairement au plan de la pale se décompose en deux composantes F1 et F2 dont la composante F1 est dirigée dans le sens de propulsion de l'embarcation. Il en résulte que les deux pales 2 et 3 qui travaillent en sens inverse l'une de l'autre engendrent des forces de propulsion F1 qui s'additionnent.
La figure 8 montre le parcours sinusoldal de phase des deux pales 2 et 3, ainsi que leurs positions angulaires respectives consécutivement au mouvement de roulis imprimé à l'embarcation par son passager.
Pour que l'embarcation ait une trajectoire stable en cours de fonctionnement et pour qu'elle puisse s'orienter sans l'aide du gouvernail, il faut que le centre de poussée (P) qui est le milieu de la droite joignant les deux axes des pales soit aussi éloigné que possible du centre de flottabilité F. Cela est le cas de l'embarcation illustré par les figures 1 et 2 qui n'a pas de gouvernail et où les pales sont à l'extrême arrière. Dans ce cas pour changer la direction de pro pulsion il suffit de déplacer symétriquement les pieds autour du centre de flottabilité F. Partant de la position "droit devant" où les deux pieds sont sur la perpendiculaire à l'axe AB passant par F si l'on tourne les pieds dans le sens des aiguilles d'une montre on vire à gauche et, en sens inverse, on vire à droite
Nous allons maintenant examiner la question du dimensionnement des pales en fonction de l'efficacité recherchée. Les figures 12 et 13 illustrent ce qui se passe lors d'une poussée verticale dirigée dans ce cas de haut en bas et montrent pour la même amplitude de roulis et la même pression verticale l'influence de la forme de la pale.
Les pales sont deux rectangles allongés identiques donc de même efficacité propulsive, toutefois, dans la figure 12 la pale est articulée par le grand côté du rectangle alors que dans la figure 13 elle l'est par le petit côté.
Les points C sont la position de départ de la poussée les pales étant en butée basse. Les points D sont les positions où les pales, sous la poussée verticale, ont basculé sur la butée haute. Les points E sont la fin de la poussée. On peut dire que la phase de propulsion efficace des pales est le segment DE et l'on voit qu'il est bien plus long dans la figure 12 que dans la figure 13. Mais le segment CD a aussi son importance car, pendant ce temps, la poussée verticale s'exerce pratiquement à vide (il faut très peu de force pour faire basculer la pale d'une butée sur l'autre) et elle va provoquer une accélération du mouvement qui est proportionnelle à la longueur du segment CD et lors de la prise de butée de la pale la force exercée sera plus forte du fait de cette plus grande vitesse dans la figure 13 que dans la figure 12.- Ces deux aspects contradictoires trouvent leur équilibre dans la forme que l'on donne aux pales selon le geste sportif recherché. Une pale type figure 12 donnera une poussée longue et régulière et un rythme de roulis lent et coulé alors qu'une pale type figure 13 donnera une poussée heurtée avec une sensation de force et de vitesse dûe au choc des pales sur l'eau lors des prises de butée mais imposera un rythme exténuant. En pratique les pales sont taillées dans des proportions intermédiaires mais plutôt de la figure 12. the two blades 3, 3 are arranged symmetrically with respect to this axis. They are fixed at the end of respective arms 4, 5, at a certain depth (30 40 mm below the water plane) by means of an axis 6, respectively 7 which extends transversely to the axis A - B Two stops 8, 9 are arranged on either side of each blade to limit the amplitude of its oscillating movement. These blades 2, 3 have a specific weight substantially equal to that of water so that they do not rise or fall due to their own mass. As seen in Figures 1 and 2, the blades 2 and 3 are arranged on a transverse axis located at a certain distance along the axis AB of the buoyancy center F of the boat (see part dealing with steering ).
Figures 3 and 4 show. a variant in which the float 11 has the shape of a duck whose head 12 is articulated around a vertical axis 13. The end of this axis extending under the float 11 carries a rudder. A transverse rod 14 allows the passenger to actuate this rudder by means of a rope 15 attached to the two ends of the rod 14. The rest of the boat is quite similar to that of FIGS. 1 and 2 .
Figures 5 and 6 show an embodiment comprising on each side of the float 16, a plurality of blades 17 and 18 arranged parallel to the straight propulsion axis. Each of these blades 17 and 18 is articulated in the same manner as described for the blades of Figures 1 and 2 and their movement is limited by stops 19 and 20 arranged symmetrically on either side of the blades.
The mode of propulsion of the boat described above is explained with reference to the figures. 7a, 7b, 8, 9, 10 and 11.
FIGS. 7a and 7b show the boat seen from the front with its passenger in two extreme positions of roll communicated to the boat by the passenger who rests in the zones 21 and 22 (fig. I) formed of non-slip surface, in carrying the weight of the body alternately from one foot to the other to communicate the rolling movement. Since the blades 2, 3 are articulated by one of their edges and have a density close to that of water, the roll movement first brings them into reverse stop positions, since the roll movement in fact go up one and go down the other. As soon as they occupy this stop position (fig. 10, 11), the force F which is exerted perpendicular to the plane of the blade is broken down into two components F1 and F2, the component F1 of which is directed in the direction of propulsion of the boat. As a result, the two blades 2 and 3 which work in opposite directions to one another generate propulsion forces F1 which add up.
Figure 8 shows the sinusoldal phase path of the two blades 2 and 3, as well as their respective angular positions following the roll movement imparted to the boat by its passenger.
So that the boat has a stable trajectory during operation and so that it can orient itself without using the rudder, it is necessary that the center of thrust (P) which is the middle of the right joining the two axes blades is as far as possible from the buoyancy center F. This is the case of the boat illustrated in Figures 1 and 2 which has no rudder and where the blades are at the far rear. In this case, to change the direction of propulsion, it suffices to symmetrically move the feet around the buoyancy center F. Starting from the "straight ahead" position where the two feet are on the perpendicular to the axis AB passing through F if l '' we turn the feet clockwise we turn left and, in the opposite direction, we turn right
We will now examine the question of the design of the blades as a function of the desired efficiency. Figures 12 and 13 illustrate what happens during a vertical thrust directed in this case from top to bottom and show for the same amplitude of roll and the same vertical pressure the influence of the shape of the blade.
The blades are two identical elongated rectangles therefore of the same propulsive efficiency, however, in FIG. 12, the blade is articulated by the long side of the rectangle whereas in FIG. 13 it is by the short side.
Points C are the starting position of the thrust, the blades being at the bottom stop. Points D are the positions where the blades, under the vertical thrust, have tilted on the high stop. Points E are the end of the push. We can say that the effective propulsion phase of the blades is the DE segment and we see that it is much longer in Figure 12 than in Figure 13. But the CD segment is also important because, during this time , the vertical thrust is practically empty (it takes very little force to tilt the blade from one stop to the other) and it will cause an acceleration of the movement which is proportional to the length of the CD segment and during of the blade's abutment grip, the force exerted will be stronger due to this higher speed in figure 13 than in figure 12.- These two contradictory aspects find their balance in the shape given to the blades according to the sporting gesture sought. A blade type Figure 12 will give a long and regular thrust and a slow and slow roll rate while a blade type Figure 13 will give a thrust hit with a feeling of strength and speed due to the impact of the blades on the water during stops but will impose an exhausting rhythm. In practice, the blades are cut in intermediate proportions but rather in Figure 12.