FR2725686A1

FR2725686A1 - Anti-drift system for wind borne boat

Info

Publication number: FR2725686A1
Application number: FR9412237A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-10-13
Filing date: 1994-10-13
Publication date: 1996-04-19
Anticipated expiration: 2014-10-13
Also published as: FR2725686B1

Abstract

The boat has a retractable directional paddle (6) with one part immersed relative to the hull (2). The paddle is set up outside the hull and is free to turn relative to the boat prow. The paddle angular position relative to the boat longitudinal axis is adjustable by controls between two extreme positions. These angular position controls are coupled to the steering control (3,4,5). The steering control comprises a rudder (3) having a rudder blade (4) and a bar (5). The blade adjustment controls comprise a runner (19) moving in a slide (9) carried by the bar and centred relative to the axis of the rudder blade, and two tiller ropes (17,18). Two ends (17A,18A) of the tiller ropes are connected to the paddle and their other ends engage in the runner. The two ends of the tiller ropes in the runner are fixed to an end of an elastic element whose other end is attached to the bar end (5A) projecting inside the hull.

Description

La présente invention est relative à un navire éolien. The present invention relates to a wind vessel.

Un navire éolien utilise comme force motrice, la force du vent. Excepté le cas particulier où la direction du vent coïncide avec l'axe du navire, la force du vent s'appuyant sur le navire se décompose en deux composantes : une force propulsive suivant l'axe du navire et une force perpendiculaire à cet axe qui tend à déplacer le navire latéralement. Ce phénomène de déplacement latéral est aussi appelé "dérive". A wind vessel uses the force of the wind as its driving force. Except for the particular case where the wind direction coincides with the axis of the ship, the force of the wind leaning on the ship breaks down into two components: a propelling force along the axis of the ship and a force perpendicular to this axis which tends to move the ship sideways. This lateral displacement phenomenon is also called "drift".

Pour augmenter les performances du navire à progresser suivant la direction de son axe longitudinal, il est nécessaire de minimiser la dérive. To increase the performance of the ship to progress along the direction of its longitudinal axis, it is necessary to minimize the drift.

Cet impératif intervient dans le dessin des carènes des navires à voile, et conduit généralement à disposer des appendices dont la forme est étudiée pour présenter à la fois une résistance hydrodynamique maximum à la dérive et une résistance minimum à l'avancement. This imperative is involved in the design of the hulls of sailing ships, and generally leads to having appendages whose shape is studied to present both a maximum hydrodynamic resistance to drift and a minimum resistance to advancement.

Suivant leurs caractéristiques de construction, ces appendices sont appelés quille, aileron ou dérive.Depending on their construction characteristics, these appendages are called keel, fin or fin.

Mais, ce type d'appendices utilisé présente souvent de nombreux inconvénients. However, this type of appendage used often has many disadvantages.

En effet, ils constituent une complication dans la construction des navires, notamment dans la nécessité de renforcer la coque à l'endroit de leurs fixations, généralement au voisinage de l'aplomb du centre de voilure. On utilise souvent pour cela des varangues, ou des ouvertures à travers la coque appelées "puits de dérive
Ils sont une cause de fragilité, soit au niveau de leur construction qui ne tient pas toujours compte des efforts extrêmes, soit du fait qu'ils débordent largement de la coque et sont alors susceptibles de heurter des écueils lorsque le navire est en navigation par petits fonds. Ils rendent également l'échouage délicat voire même impossible.Indeed, they constitute a complication in the construction of ships, in particular in the need to reinforce the hull at the place of their fastenings, generally in the vicinity of the plumb of the sail center. Varangues are often used for this, or openings through the hull called "drift wells.
They are a cause of fragility, either in terms of their construction which does not always take extreme forces into account, or the fact that they extend well beyond the hull and are therefore likely to strike pitfalls when the ship is in small navigation funds. They also make stranding delicate or even impossible.

De plus, l'efficacité de ces appendices laissent à désirer, notamment pour les trois raisons suivantes
- la surface immergée (surface "mouillée) d'un appendice augmente notablement la résistance à l'avancement de la carène et donc diminue les performances du navire, à toutes les allures, et spécialement par petit temps ;
- leur présence nuit à la capacité d'évolution du navire, notamment lorsque leur surface a sa principale dimension dans le sens de la longueur, de sorte que tout angle donné au gouvernail se traduit par un freinage qui diminue la vitesse et peut, dans certains cas, rendre difficile les virements de bord ; et
- en raison de la symétrie de leurs formes, leur mode d'action est purement passif, d'où il résulte que la dérive ne peut être totalement annulée.On constate ainsi couramment une dérive résiduelle de l'ordre de 10 lorsque l'on tend à naviguer le plus près possible de la direction du vent.In addition, the effectiveness of these appendages leaves something to be desired, in particular for the following three reasons
- the submerged surface ("wet" surface) of an appendage significantly increases the resistance to the advancement of the hull and therefore decreases the performance of the ship, at all speeds, and especially in light weather;
- their presence affects the ability of the vessel to evolve, especially when their surface has its main dimension in the direction of the length, so that any angle given to the rudder results in braking which decreases the speed and can, in certain if so, make tacking difficult; and
- due to the symmetry of their forms, their mode of action is purely passive, which means that the drift cannot be completely canceled. We thus commonly observe a residual drift of the order of 10 when we tends to sail as close to the wind direction as possible.

L'invention a pour but de fournir des moyens simples, peu coûteux et efficaces pour annuler totalement la dérive en simplifiant la construction de la coque du navire, pour augmenter les performances en diminuant la surface "mouillée", et pour faciliter l'évolution du navire à toutes les allures tout en permettant une excellente stabilité de route. The invention aims to provide simple, inexpensive and effective means to completely cancel the drift by simplifying the construction of the hull of the ship, to increase performance by reducing the "wet" surface, and to facilitate the evolution of the vessel at all speeds while allowing excellent course stability.

A cet effet, l'invention a pour objet un navire éolien, caractérisé en ce qu'un aileron orientable dont une partie est immergeable, est rapporté à au moins une coque du navire, la position angulaire de cet aileron orientable par rapport à l'axe longitudinal du navire étant réglable par des moyens de commande. To this end, the subject of the invention is a wind vessel, characterized in that an adjustable fin, part of which is submersible, is attached to at least one hull of the ship, the angular position of this adjustable fin relative to the longitudinal axis of the ship being adjustable by control means.

Le navire éolien suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- la position angulaire de l'aileron orientable par rapport à l'axe longitudinal du navire est réglable en continu entre deux positions extrêmes ;
- les moyens de commande de l'aileron orientable sont couplés à des moyens de commande en direction du navire
- la totalité de l'aileron orientable est implantée à l'extérieur de la coque
- l'aileron orientable est rapporté au niveau de l'étrave du navire
- les moyens de commande en direction du navire comprennent un gouvernail ayant un safran et une barre, et les moyens de commande de l'aileron orientable comprennent un curseur mobile dans une glissière portée par la barre et centrée par rapport à l'axe du safran, et deux drosses dont deux de leurs extrémités sont liées à l'aileron et leurs deux autres extrémités coopèrent avec le curseur
- les deux extrémités des drosses sont passées autour du curseur et sont fixées à une première extrémité d'un élément élastique dont la deuxième extrémité est attachée à l'extrémité de la barre faisant saillie à l'intérieur de la coque du navire
- l'aileron orientable est escamotable ; et
- l'aileron orientable présente une inclinaison par rapport au plan de symétrie longitudinale du navire.The wind vessel according to the invention may include one or more of the following characteristics
- The angular position of the orientable fin relative to the longitudinal axis of the ship is continuously adjustable between two extreme positions;
- the control means of the steerable fin are coupled to control means towards the ship
- the entire swiveling fin is located outside the hull
- the adjustable fin is attached to the bow of the ship
the means for controlling the direction of the ship comprise a rudder having a rudder and a bar, and the means for controlling the orientable fin include a slider movable in a slide carried by the bar and centered relative to the axis of the rudder , and two drosses of which two of their ends are linked to the fin and their two other ends cooperate with the cursor
- the two ends of the drosses are passed around the cursor and are fixed to a first end of an elastic element whose second end is attached to the end of the bar projecting inside the hull of the ship
- the adjustable fin is retractable; and
- The adjustable fin has an inclination relative to the longitudinal plane of symmetry of the ship.

Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 montre une vue en élévation d'une coque de navire portant un aileron orientable suivant l'invention ;
- la figure 2 représente le gouvernail muni des moyens de commande de l'aileron de la figure 1
- la figure 3 est une vue de dessus des moyens de commande de l'aileron ;
- la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une partie des moyens de commande de l'aileron ; et
- les figures 5 à 7 représentent la coque du navire dans différents modes de couplage aileron orientable-gouvernail.An exemplary embodiment of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which
- Figure 1 shows an elevational view of a ship's hull carrying an adjustable fin according to the invention;
- Figure 2 shows the rudder provided with the means for controlling the fin of Figure 1
- Figure 3 is a top view of the fin control means;
- Figure 4 is a cross-sectional view of part of the control means of the fin; and
- Figures 5 to 7 show the hull of the ship in different modes of orientable fin-rudder coupling.

La figure 1 représente un navire éolien 1 possédant une coque 2 à l'arrière de laquelle est fixé un gouvernail 3 constituant des moyens de commande en direction du navire et qui comporte un safran 4 et une barre 5 de commande de l'orientation dudit safran. Par souci de clarté, les éléments de propulsion tels qu'une voilure, une hélice, une turbine, un profilé souple ou rigide ou un cerf-volant n'ont pas été représentés. FIG. 1 represents a wind ship 1 having a hull 2 at the rear of which is fixed a rudder 3 constituting control means towards the ship and which comprises a rudder 4 and a bar 5 for controlling the orientation of said rudder . For the sake of clarity, the propulsion elements such as a wing, a propeller, a turbine, a flexible or rigid profile or a kite have not been shown.

Au niveau de l'étrave du navire est rapporte, de manière escamotable, un aileron orientable 6 dont une partie est immergeable. Cet aileron est de forme sensiblement plane, rectangulaire et d'épaisseur faible par rapport à sa longueur et sa largeur et profilé de manière à être hydrodynamique. Cet aileron 6 est orientable selon un axe sensiblement vertical. Le bord supérieur de cet aileron 6 est adjacent à la partie supérieure de l'étra- ve. At the level of the bow of the ship is attached, in a retractable manner, an adjustable fin 6, part of which is immersible. This fin is of substantially planar, rectangular shape and of small thickness compared to its length and its width and shaped so as to be hydrodynamic. This fin 6 is orientable along a substantially vertical axis. The upper edge of this fin 6 is adjacent to the upper part of the stem.

Une tige 7 est fixée sur le bord supérieur de l'aileron 6 en faisant saillie vers l'intérieur de la coque 2 du navire. Des poulies ou filoirs 8 sont placés sur le périmètre de la coque 2, au niveau du liston. A rod 7 is fixed on the upper edge of the fin 6 projecting towards the inside of the hull 2 of the ship. Pulleys or fairleads 8 are placed on the perimeter of the hull 2, at the level of the liston.

Comme on peut le voir à la figure 2, une glissière 9 est fixée suivant son axe longitudinal sur la barre 5 du gouvernail 3, de manière à ce que le milieu de cette glissière 9 soit situé sur l'axe de pivotement 10 du safran 4. As can be seen in Figure 2, a slide 9 is fixed along its longitudinal axis to the bar 5 of the rudder 3, so that the middle of this slide 9 is located on the pivot axis 10 of the rudder 4 .

La glissière 9 également représentée sur les figures 3 et 4 a la forme d'un profilé fermé par exemple en aluminium léger, qui définit un espace intérieur 11 et une ouverture longitudinale 12. Un écrou 13 glisse dans l'espace 11. Une vis 14 filetée en partie inférieure et à tête 15 moletée passe par l'ouverture 12 pour être vissée dans l'écrou 13. The slide 9 also shown in FIGS. 3 and 4 has the form of a closed profile, for example made of light aluminum, which defines an interior space 11 and a longitudinal opening 12. A nut 13 slides in the space 11. A screw 14 threaded at the bottom and with knurled head 15 goes through the opening 12 to be screwed into the nut 13.

Un organe élastique 16 est fixé par une 16A de ses deux extrémités à l'extrémité 5A de la barre 5 faisant saillie à l'intérieur de la coque 2 du navire. An elastic member 16 is fixed by a 16A of its two ends to the end 5A of the bar 5 projecting inside the hull 2 of the ship.

Deux drosses 17 et 18 courent respectivement de part et d'autre de la coque 2 (voir figure 1) en étant guidées par les poulies 8. Deux de leurs extrémités respectives 17A et 18A sont attachées à l'extrémité intérieure 7A de la tige 7, tandis que leurs deux autres extrémités respectives 17B et 18B passent autour de la tige de la vis 14 pour être nouées à l'extrémité libre 16B de l'organe élastique 16. Two drosses 17 and 18 run respectively on either side of the shell 2 (see Figure 1) being guided by the pulleys 8. Two of their respective ends 17A and 18A are attached to the inner end 7A of the rod 7 , while their two other respective ends 17B and 18B pass around the rod of the screw 14 to be knotted at the free end 16B of the elastic member 16.

La longueur des drosses 17 et 18 est telle que la tension exercée par l'élément élastique 16 sur elles soit nettement supérieure aux forces nécessaires pour orienter l'aileron 6. D'autre part, l'élément élastique 16 a une longueur suffisamment longue pour que sa tension ne dépende quasiment pas de la position du couple formé par l'écrou 13 et la vis 14 constituant un curseur 19 coulissant dans la glissière 9. The length of the lines 17 and 18 is such that the tension exerted by the elastic element 16 on them is significantly greater than the forces necessary to orient the fin 6. On the other hand, the elastic element 16 has a length long enough to that its tension almost does not depend on the position of the torque formed by the nut 13 and the screw 14 constituting a slider 19 sliding in the slide 9.

Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit en regard des figures 5 à 7. La position du curseur 19 dans la glissière 9 par rapport à l'axe 10 du safran 4 permet de définir trois modes de fonctionnement. The operation of the device will now be described with reference to FIGS. 5 to 7. The position of the cursor 19 in the slide 9 relative to the axis 10 of the rudder 4 makes it possible to define three modes of operation.

Un premier mode de fonctionnement est symbolisé à la figure 5. Le curseur 19 est anené en arrière de l'axe 10 du safran 4 et immobilisé en position par vissage de la vis 14 dans l'écrou 13. Lorsque le gouvernail 3 est orienté dans un sens par l'intermédiaire de la barre 5 portant la glissière 9, le curseur 19, et les drosses 17 et 18 et l'élément élastique 16 qui constituent des moyens de commande de l'aileron 6, provoquent une rotation de l'aileron 6 dans le sens opposé. A first mode of operation is symbolized in FIG. 5. The cursor 19 is anened behind the axis 10 of the rudder 4 and immobilized in position by screwing the screw 14 in the nut 13. When the rudder 3 is oriented in a direction through the bar 5 carrying the slide 9, the slider 19, and the lines 17 and 18 and the elastic element 16 which constitute means for controlling the fin 6, cause a rotation of the fin 6 in the opposite direction.

Il y a alors concordance sans freinage entre le gouvernail 3 et l'aileron 6 pour faire changer de cap le navire.There is then concordance without braking between the rudder 3 and the aileron 6 to change the course of the ship.

Un deuxième mode de fonctionnement est représenté à la figure 6. Dans ce mode de fonctionnement, le curseur 19 est déplacé dans la glissière 9 en avant du milieu de cette glissière, soit en avant de l'axe 10 du safran 4. Sous l'action de la barre 5 et des moyens de commande 9, 16, 17, 18 et 19 de l'aileron 6, le gouvernail 3 et l'aileron orientable 6 tournent dans le même sens. L'aileron 6, associé au safran 4, joue alors un rôle d'anti-dérive. A second operating mode is shown in FIG. 6. In this operating mode, the cursor 19 is moved in the slide 9 in front of the middle of this slide, ie in front of the axis 10 of the rudder 4. Under the action of the bar 5 and control means 9, 16, 17, 18 and 19 of the fin 6, the rudder 3 and the adjustable fin 6 rotate in the same direction. The fin 6, associated with the rudder 4, then plays a role of anti-drift.

Un troisième mode de fonctionnement est représenté à la figure 7. Le curseur 19 occupe alors un emplacement coïncidant avec l'axe 10 du safran 4. Toute action sur la barre 5 n'a alors aucun effet sur l'orientation de l'aileron 6 qui reste parallèle à l'axe longitudinal du navire. Cet aileron 6 joue alors le rôle d'une dérive classique de dimension réduite. A third operating mode is shown in Figure 7. The cursor 19 then occupies a location coinciding with the axis 10 of the rudder 4. Any action on the bar 5 then has no effect on the orientation of the fin 6 which remains parallel to the longitudinal axis of the ship. This fin 6 then plays the role of a conventional drift of reduced size.

Le premier mode de fonctionnement est principalement utilisé aux allures portantes ; il permet un bon contrôle du cap et notamment d'éviter les départs au lof. Il assure également une grande efficacité de la barre puisqu'alors le rayon de giration est réduit, les changements de cap s'effectuent ainsi avec des angles de barre faibles et sans freiner la marche du navire. Les pertes d'efficacité dues au passage dans les vagues ou au tangage deviennent alors peu probables. The first mode of operation is mainly used at carrying speeds; it allows good control of the course and in particular to avoid departures from the luff. It also ensures great efficiency of the helm since then the radius of gyration is reduced, the changes of course are thus carried out with small helm angles and without slowing the progress of the ship. Efficiency losses due to passing through the waves or pitching then become unlikely.

Le deuxième mode de fonctionnement est utilisé pour les allures contre le vent, il permet de naviguer avec une dérive nulle, ce qui entraîne un gain de cap, auquel s'ajoute un gain en vitesse dû à la diminution de la surface mouillée. The second operating mode is used for wind gaits, it allows you to navigate with zero drift, which leads to a gain in heading, to which is added a gain in speed due to the decrease in the wet surface.

Le dernier mode de fonctionnement est principalement utilisé au mouillage, il réduit le louvoiement sur l'ancre. The last mode of operation is mainly used at anchor, it reduces swaying on the anchor.

Il est à noter que les moyens de commande 9, 16, 17, 18 et 19 de l'aileron 6 ne sont pas limités à des cordages, mais ils peuvent également être constitués de câbles gainés, de tiges avec renvoi d'angle, de transmissions hydrauliques, de transmetteurs électriques ou électroniques et autres. It should be noted that the control means 9, 16, 17, 18 and 19 of the fin 6 are not limited to ropes, but they can also consist of sheathed cables, rods with angle gear, hydraulic transmissions, electrical or electronic transmitters and others.

De plus, les attaches des extrémités 17A et 18A des drosses 17 et 18 peuvent être réglées par tout moyen connu pour que les axes longitudinaux du navire et de l'aileron 6 coïncident lorsque la barre 5 est dans l'axe du navire. In addition, the attachments of the ends 17A and 18A of the lines 17 and 18 can be adjusted by any known means so that the longitudinal axes of the ship and the fin 6 coincide when the bar 5 is in the axis of the ship.

La caractéristique de ces moyens de commande de l'orientation de l'aileron 6 est qu'ils assurent un réglage en continu de l'amplitude du couplage ailerongouvernail entre deux positions extrêmes. Ces deux positions sont ici définies par les deux extrémités de la glissière 9 dans laquelle glisse le curseur 19. The characteristic of these means for controlling the orientation of the aileron 6 is that they provide continuous adjustment of the amplitude of the aileron-rudder coupling between two extreme positions. These two positions are defined here by the two ends of the slide 9 in which the cursor 19 slides.

La présence de l'aileron orientable 6 permet de supprimer les appendices ordinairement rajoutés à la coque du navire pour contrecarrer la dérive, tout en étant de dimension réduite par rapport à ces appendices classiques, ce qui permet de réduire la surface mouillée. The presence of the adjustable fin 6 makes it possible to remove the appendages ordinarily added to the hull of the ship to counteract the drift, while being of reduced size compared to these conventional appendages, which makes it possible to reduce the wet surface.

Un tel aileron orientable 6 peut être installé sur n'importe quel navire de construction classique existant puisqu'il est implanté de préférence à proximité de l'étrave qui est, par nature une zone structurelle de grande rigidité. Such an adjustable fin 6 can be installed on any vessel of conventional construction existing since it is preferably located near the stem which is, by nature a structural zone of great rigidity.

Enfin, l'aileron peut être installé de façon analogue à celle d'un safran, par exemple au moyen de fémelots ou d'aiguillots ou bien d'une mèche correctement échantillonnée. Comme pour un safran, la partie immergée de l'aileron peut être pivotante autour d'un axe horizontal, ou coulissante si l'on souhaite que sa surface soit réglable. Cette surface peut être déterminée de manière que le centre des aires de l'ensemble safran, aileron de safran s'il existe, projection verticale de la coque immergée et aileron orientable corresponde, avec un décalage éventuel désiré, à l'aplomb de la position du centre de voilure ou des moyens de propulsion. Finally, the fin can be installed in a similar manner to that of a rudder, for example by means of femelots or spines or else by a correctly sampled wick. As with a rudder, the submerged part of the fin can be pivoted around a horizontal axis, or sliding if you want its surface to be adjustable. This surface can be determined so that the center of the areas of the rudder assembly, rudder fin if there is one, vertical projection of the submerged hull and adjustable fin corresponds, with any desired offset, directly above the position sails center or propulsion means.

L'aileron comme le safran peuvent être munis d'ailettes horizontales en partie basse pour augmenter leur efficacité à la gîte ou fournir une sustentation. Both the fin and the rudder can be fitted with horizontal fins in the lower part to increase their efficiency at heel or provide lift.

Il est évidemment possible de disposer, sur une même coque, plusieurs ailerons présentant une inclinaison par rapport au plan de symétrie longitudinale du navire. It is obviously possible to have, on the same hull, several fins having an inclination relative to the longitudinal plane of symmetry of the ship.

L'invention est applicable aux navires comportant plusieurs coques en l'appliquant à chacune d'elles ou à l'une d'entre elles ou à un système lié à l'ensemble. The invention is applicable to ships having several hulls by applying it to each of them or to one of them or to a system linked to the assembly.

Claims

1. A wind vessel, characterized in that an adjustable fin (6), part of which is submersible, is attached to at least one hull (2) of the ship, the angular position of this adjustable fin (6) relative to the 'longitudinal axis of the ship being adjustable by control means (9, 16, 17, 18, 19).

2. A wind ship according to claim 1, characterized in that the angular position of the orientable fin (6) relative to the longitudinal axis of the ship is continuously adjustable between two extreme positions.

3. A wind vessel according to claim 1 or 2, characterized in that the control means (9, 16, 17, 18, 19) of the orientable fin (6) are coupled to direction control means (3, 4, 5) of the ship.

4. A wind vessel according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the whole of the orientable fin (6) is located outside the hull (2).

5. A wind ship according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the adjustable fin (6) is attached to the bow of the ship.

6. A wind ship according to any one of claims 3 to 5 in which the direction control means (3, 4, 5) of the ship comprise a rudder (3) having a rudder (4) and a bar (5), characterized in that the control means (9, 16, 17, 18, 19) of the orientable fin (6) comprise a cursor (19) movable in a slide (9) carried by the bar (5) and centered by relative to the axis (10) of the rudder (4), and two lines (17, 18) of which two of their ends (17A, 18A) are linked to the fin (6) and their two other ends (17B, 18B ) cooperate with the cursor (19).

7. Wind vessel according to claim 6, characterized in that the two ends (17B, 18B) of the lines (17, 18) are passed around the cursor (19) and are fixed to a first end (16B) of an element elastic (16) whose second end (16A) is attached to the end (5A) of the bar (5) projecting inside the hull (2) of the ship.

8. A wind vessel according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the orientable fin (6) is retractable.

9. A wind vessel according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the orientable fin (6) has an inclination relative to the longitudinal plane of symmetry of the vessel.