FR2871135A1 - Engin nautique qui atteint le glissement par simple effort musculaire uniquement - Google Patents

Abstract

Dispositif qui permet d'atteindre la phase de glissement d'un engin nautique grâce à la seule énergie humaine.L'invention concerne un dispositif qui permet d'utiliser l'énergie produite par l'utilisateur pour atteindre le glissement sur l'eau dudit dispositif sans aucun apport d'énergie supplémentaire.Il est constitué d'un support monocoque de type dériveur (1), sur lequel repose un système de transmission par courroie permettant de changer l'axe de rotation. Ledit système de transmission est composé d'un pédalier(3), d'une paire de pédales (4), d'une courroie (5) d'une poulie réceptrice (7), d'une poulie intermédiaire (6), d'une courroie vrillée (9) et d'une poulie d'hélice (12). Lorsque l'utilisateur actionne le pédalier par sa propre énergie musculaire, une hélice (10+11) est mise en rotation par l'intermédiaire du système de transmission. La rotation de l'hélice provoque le déplacement de l'engin et sa mise en glissement.Le dispositif comprend aussi un fauteuil(14) muni d'un dossier (16) et maintenu par un support(13). L'inclinaison du dossier(16) implique plus de confort ainsi qu'un point d'appui supplémentaire qui permet à l'utilisateur d'accroître l'énergie qu'il peut fournir audit dispositif.Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à un utilisation nautique.

Description

2871135 -DESCRIPTION-

La présente invention concerne le mécanisme lié à un engin nautique à propulsion humaine qui permet d'atteindre le planning , phase de glissement dudit engin, pendant laquelle les frottements avec le milieu porteur sont les plus faibles.

Tout engin nautique flottant, de part sa conception peut maintenir au dessus de l'eau son propre volume ainsi que celui d'un ou plusieurs passagers quand il est statique. En déplacement, la partie immergée doit se déplacer sous l'eau. En outre, plus la vitesse de l'engin augmente, plus cette partie immergée diminue jusqu'à devenir inexistante. Une fois ce stade atteint, on dit que l'engin est en glissement (ou en planning ). Dès lors, pour atteindre ladite phase de glissement, il faut fournir une énergie à l'embarcation afin de la propulser suffisamment rapidement.

Cette phase de glissement est traditionnellement atteinte grâce à l'intervention d'une source d'énergie complémentaire à celle de l'utilisateur lui même (Exemple: moteur, vent,...) ce qui entraîne pour chaque cas la mise en place d'un système de transmission d'énergie spécifique. A ce jour, aucun engin nautique n'a atteint le glissement grâce à la seule énergie humaine combinée à des mécanismes adaptés de transmission, de propulsion et de récupération d'énergie.

La planche à voile fait appel à l'énergie du vent cumulée à celle de l'utilisateur pour permettre son propre glissement. Tous les types d'embarcations à moteur font appel à l'énergie du moteur et donc du combustible pour atteindre cette phase de planning. A ce jour, les systèmes d'embarcations à pédales ne permettent pas d'atteindre la phase de glissement car ils gaspillent le peu d'énergie qu'un homme peut produire (200 Watts en vitesse stabilisée) . Par conséquent, pour que la phase de glissement soit accessible, il faut prendre en considération l'aspect énergétique de l'ensemble du dispositif. Pour que le glissement soit accessible, il faut que le dispositif global ait un rendement très élevé et que l'utilisateur puisse augmenter sa puissance.

La présente invention permet ainsi d'atteindre la phase de glissement grâce à la seule énergie humaine combiné avec un système mécanique à haut rendement adapté à cette source spécifique qu'est l'énergie humaine. Ledit mécanisme comporte selon une première caractéristique, une coque support de l'ensemble, sur laquelle l'ensemble des autres éléments sont positionnés. C'est une monocoque de type dériveur de grande dimension afin d'avoir une grande surface de contact avec l'eau: En effet, plus la surface est grande plus la vitesse de glissement diminue. On trouve aussi un pédalier à partir duquel l'utilisateur peut actionner la propulsion avec les mains ou avec les jambes. Le pédalier est le mécanisme qui récupère l'énergie humaine pour ledit dispositif. On trouve aussi une transmission adaptée à l'utilisation de l'homme. Cette transmission permet de déplacer l'énergie humaine récupérée vers le sous système de propulsion. Le dit sous système de propulsion est une hélice dont la forme, ses dimensions et son matériau de construction ont été défini pour une application spécifique à l'homme: Energie disponible, couple fournit, vitesse de rotation et surface de contact avec l'eau. Le fauteuil qui procure un gain d'énergie par la position qu'il confère à l'utilisateur est un élément essentiel dudit mécanisme pour augmenter la force de pression que peut exercer l'utilisateur. S'il force plus, l'énergie qu'il produit augmente (Gain de 50% par rapport à une position de selle de vélo traditionnelle ou l'effort maximum produit est égal au poids de l'utilisateur). Des lors, l'utilisateur produira l'énergie supplémentaire nécessaire pour atteindre le glissement.

Selon des modes particuliers de réalisation: Le support de glissement peut être une monocoque dont une des surface principale est, de manière non restrictive, concave et dont le volume est suffisant pour faire flotter l'ensemble de l'engin ainsi que un ou plusieurs passagers. La surface en contact avec l'eau est assez grande pour permettre de passer en glissement à basse vitesse.

La transmission à haut rendement peut être assurée par une courroie crantée attachée et tendue à chacune de ses extrémités g- par une poulie crantée dont les axes desdites poulies sont parallèles. La première poulie peut être fixée au pédalier. La seconde peut être fixée à un support intermédiaire. Une deuxième courroie crantée peut être entraînée par la première au niveau dudit support intermédiaire par une autre poulie. Cette deuxième courroie sera fixé par une quatrième poulie à l'hélice. Ce système de transmission peut donc permettre de transmettre l'énergie à l'hélice à l'arrière de l'engin aussi bien qu'à l'avant ou qu'en tout point du dispositif global. Le rendement global des courroies et poulies est voisin de 96 % . Toutes les pertes d'énergies qui nuisent à la mise en glissement sont minimisées par ce système. Ledit système de transmission assure un changement d'axe de rotation afin de permettre la propulsion. L'axe de rotation du pédalier est perpendiculaire à l'axe de rotation de l'hélice.

L'utilisateur pour apporter l'énergie nécessaire à la mise en glissement peut utiliser un pédalier qu'il manoeuvre avec les mains ou les pieds. L'énergie humaine est ainsi transformée en énergie mécanique en rotation.

Pour augmenter la force qu'il exerce sur ledit pédalier, l'utilisateur utilise un point d'appui supplémentaire par l'intermédiaire du dossier du fauteuil. L'effort d'appui est réparti sur toute la surface du dossier. L'utilisateur produit ainsi un effort de poussée plus grand que s'il n'exerçait qu'une pression verticale. Par conséquent il produit plus d'énergie.

La propulsion ou la traction de l'engin peut être effectuée par une hélice située en bout de transmission. Sa rotation est directement induite de la rotation du pédalier par l'intermédiaire de la dite transmission. Les caractéristiques de l'hélice ont été établi selon des critères qui correspondent à l'utilisation humaine. Le rendement optimale est obtenu quand le dispositif est actionné par un homme ou plusieurs hommes (Vitesse de rotation de l'hélice proche des 350 tours/minute, puissance 300 W, couple voisin de 45 Nm). Le rendement de l'hélice est de 96%. L'hélice a une section proche de la demi goutte d'eau et peut être construite en fibre de carbonne.

Les dessins annexes illustrent l'invention: La figure 1 représente en vue arrière le dispositif de l'invention.

2871135 La figure 2 représente en vue de profil le dispositif de l'invention.

En référence à ces dessins, le dispositif comporte une monocoque (1) dont l'une des face est façonnée afin d'obtenir une surface de glissement sur l'eau la plus lisse possible et qui supporte le(s) passager(s) ainsi que le reste dudit dispositif. Sa forme est telle qu'une (ou plusieurs) personne(s) peut (peuvent) se tenir en position assise sur ladite monocoque grâce à un ou plusieurs fauteuils (14) lui (eux) même(s) maintenu(s) par un support (13). L'utilisateur 1 o actionne une paire de pédales (4) fixée sur un pédalier (3) lui-même maintenu par un support (2) fixé sur la monocoque (1). Le mouvement rotatif dudit pédalier(3) actionne en translation une courroie(5) afin de transmettre à une poulie intermédiaire (6) le mouvement en rotation. Les axes dudit pédalier (3) et de la poulie intermédiaire (6) sont parallèles. Ladite poulie (6) maintenue sur un support (8) entraîne une seconde poulie (7) maintenue par ce même support (8). Ladite poulie(7) actionne a son tour une courroie (9) qui transmet la rotation a une poulie d'hélice(12). L'axe de ladite poulie d'hélice(12) est perpendiculaire à l'axe du pédalier(3). La poulie d'hélice (12) fixée sur un axe (15) actionne en rotation le moyeu de l'hélice (11) et de la même manière les pales de l'hélice(10) qui propulsent l'engin nautique à la vitesse nécessaire pour atteindre le planning.

Le système de transmission est constitué des pièces suivantes selon le mode de réalisation des figures 1 et 2: Pédalier(3), courroie(5,9) , poulies (6, 7,12), axe (15), moyeu(11) et pales(10). Cet ensemble de transmission est tel que la rotation actionnée par l'utilisateur grâce aux pédales (3) puisse être transmise aux pales de l'hélice (10) à un quelconque endroit de la monocoque (1). L'assemblage de l'ensemble des pièces ci dessus procure un haut rendement proche de 96%. Les pertes d'énergie sont donc minimisées grâce à ladite transmission. Dès lors, la majorité de l'énergie peut être utilisée pour atteindre le glissement. Le mode de réalisation des figures 1 et 2 présente le cas de figure selon lequel les pales se situent à l'arrière et au dessous de la monocoque(1).

La monocoque(1) constitue le support de glissement de l'engin nautique. La face en contact direct avec l'eau est très large et le plus lisse possible selon le mode de réalisation de la figure 1 afin que l'eau ait un écoulement très régulier sur ladite face. Des lors, les frottements sont diminués et l'énergie humaine est canalisée sur l'hélice.

Le dossier (16) du fauteuil(14) constitue un point d'appui supplémentaire pour l'utilisateur. L'effort de pression exercé avec les pieds ou les mains sur le pédalier(3) via les pédales(4) s'oppose à l'appui de l'utilisateur sur le dossier(16) du fauteuil(14). Ainsi, l'effort que l'utilisateur peut fournir augmente et l'énergie qu'il produit s'accroît.

L'hélice est constituée d'un moyeu (11) et de deux pales (10). L'ensemble est équilibré et est entraîné par ledit système de transmission. La forme en aile d'avion desdites pales(10) provoque une dépression sur l'extrados de celles-ci. La force ainsi créée tracte l'ensemble de l'engin. L'énergie humaine transmise à l'hélice est ainsi transformée en énergie de propulsion. Ladite énergie de propulsion permet d'atteindre la vitesse minimum de glissement grâce à la seule énergie humaine. Plus l'énergie que reçoit l'hélice est grande, plus la vitesse de l'engin augmente, c'est pourquoi, tous les éléments du dispositif global sont étudiés pour diminuer les pertes énergétiques. L'hélice à un rendement de 96 % pour une vitesse de rotation de 300 tours/mn, une puissance disponible correspondant à l'énergie que peut produire un homme et un couple moyen de 25 Nm.

La paire de pédale(4) et le pédalier(3) sont tels que la totalité de l'énergie produite par l'utilisateur y est récupérée dans son intégralité pour être transmise vers l'hélice pour atteindre la vitesse de glissement. Le dispositif global est tel qu'aucune autre source d'énergie n'est nécessaire au glissement de l'engin.

Selon le mode de réalisation des figures 1 et 2, la courroie d'hélice (9) assure le changement d'axe de rotation afin de passer d'une rotation d'axe z en une rotation d'axe x perpendiculaire.

A

Selon des variantes, la poulie d'hélice peut avoir son axe parallèle à celui du pédalier. Le changement d'axe de rotation est effectué par un renvoi d'angles à engrenages coniques qui permet ainsi d'avoir une rotation d'axe perpendiculaire.

Selon d'autres variantes non représentées, le changement d'axe de rotation peut être effectué par un ou plusieurs renvoi d'angles à engrenages coniques. Leurs positions peuvent être à un quelconque endroit du système de transmission.

lo Selon un mode de réalisation non spécifique, le renvoi d'angle sera effectuée par une courroie en polyuréthane vrillée dont l'axe de la poulie menant est perpendiculaire à celui de la poulie menée.

Selon un mode de réalisation non limitatif, la coque aura des dimensions de l'ordre de 2.2 mètres pour la longueur, 1.2 mètre pour la largeur et 15 centimètres pour la hauteur. Sa surface en contact avec l'eau est supérieure à 2.4 mètres carrés et la rugosité de la coque est faible. Le rendement dudit flotteur sera de l'ordre de 98%.

De même, Le dispositif global aura comme dimensions non limitatives: 2.2 m pour la longueur, I.2m pour la largeur et 55 cm pour la hauteur.

Selon un mode de réalisation non limitatif, l'hélice sera fabriqué en fibre de Carbone ou de verre et la longueur de chacune des pales sera au moins égal à 4.5 fois sa largeur. Le profil de chacune des pales sera en forme de demi-goutte d'eau. En rotation, l'hélice aura un rendement supérieur à 96%.

Selon un mode de réalisation non limitatif, le fauteuil est disposé de manière à ce que l'utilisateur occupe une position semi allongée lorsqu'il applique ses pieds sur le pédalier. Le dossier dudit fauteuil forme un angle compris entre 110 et 160 degré avec l'assise du fauteuil qui est parallèle au plan d'eau.

Claims (1)

1. 2871135 REVENDICATIONS

   1) Engin nautique mis en mouvement par effort musculaire uniquement caractérisé en ce qu'il associe un flotteur monocoque(1) à fond plat, un pédalier(3) qui actionne un système de transmission par courroie, chaîne ou câble et une hélice (10+11) ainsi qu'un fauteuil (14) avec dossier (16) défini en ce que le rendement global de l'engin nautique est supérieur à 90%.

   2) Dispositif de flotteur monocoque selon la revendication précédente caractérisé en ce que la surface en contact avec l'eau est plane et au moins supérieure à 2.4 mètres carrés et que sa rugosité est la plus faible possible. Le rendement dudit flotteur est de 98%.

   3) Dispositif de traction ou de propulsion selon la revendication numéro 1 caractérisé en ce qu'il est une hélice en fibre de carbone dont la longueur de chaque pale est au moins égale à 4.5 fois sa largeur. Le profil des pales de l'hélice est en forme de demi goutte d'eau. Le rendement de l'hélice est de 96%.

   4) Dispositif de transmission de puissance selon la revendication numéro 1 caractérisé en ce que l'énergie humaine récupérée par le pédalier(3) est transportée jusqu'à une hélice par le biais de courroie crantée et de poulie ou de chaînes et de pignon. Le changement d'axe de rotation est assurée par une courroie crantée en polyuréthane vrillée dont l'axe de la poulie menant est perpendiculaire à celui de la poulie menée. Le rendement dudit système de transmission est de 96%.

   5) Dispositif d'appui supplémentaire selon la revendication numéro 1 caractérisé en ce que le dossier du fauteuil serve de contre-appui à l'utilisateur lorsqu'il exerce un effort sur le pédalier pour augmenter la force de pression et donc accroître l'énergie qu'il produit. Le fauteuil est disposé de manière à ce que l'utilisateur occupe une position semi allongée lorsqu'il applique ses pieds sur le pédalier. Le dossier du fauteuil forme un angle compris entre 110 et 160 degrés avec l'assise dudit fauteuil laquelle est parallèle au plan de l'eau.