FR2877913A1 - Greement trapeze - Google Patents

Abstract

Le gréement trapèze est constitué de deux montants (1,1') reliés à leurs sommets par un étai rigide (2). Il peut être utilisé sur tous types de véhicule à propulsion à voile, terrestre ou maritime, monocoque ou multicoque. Son intérêt consiste à réaliser une synthèse entre la performance, la stabilité, la simplification du gréement et de la manoeuvre. L'inclinaison des montants pour des angles de 20 à 50° permet d'accroître de manière significative le ratio entre la force propulsive et le couple de gîte dans un rapport de 1,2 à 2 par rapport à une solution mono-mat classique. En conséquence, le véhicule, augmente sa stabilité et peut donc limiter sa masse pour accroître ses performances. De plus, la structure rigide du gréement trapèze simplifie le gréement puisque qu'elle limite voire supprime tout haubanage. Le gréement devient orientable dès lors que les pieds de mats (18,18') sont articulés et des étais télescopiques (17,17') permettent l'orientation en fonctionnement pour favoriser la marche au prés par exemple. Enfin, afin de faciliter la manoeuvre, selon l'une des caractéristiques de l'invention, les deux grand-voiles (3,3') peuvent être manoeuvrées simultanément par un seul dispositif démultiplicateur (15) tout en leur permettant de trouver leurs positions optimums par rapport au vent.

Description

Le problème que se propose de résoudre l'invention consiste à concilier,

sur un véhicule à propulsion à voile, monocoque ou multicoque, les critères de performance, de stabilité, de simplification simplification du gréement et de la manoeuvre, grâce à un gréement trapèze

original. Cet engin pourrait être un voilier ou éventuellement un char à voile.

La déviation du vent dans la voile crée une force globale, dite poussée vélique, qui peut être rapportée en un point appelé centre de poussée vélique de la voile.

Dans le cas d'un voilier, la force d'Archimède exerce sur la coque une poussée hydrostatique qui peut être rapportée sur un axe dit axe de gîte.

Le couple de gîte est défini par le produit vectoriel de la poussée vélique et du vecteur que représente la distance entre le centre de poussée vélique et l'axe de gîte.

Sur un monocoque, la stabilité du navire est assurée par un couple de rappel défini par le produit du poids du navire appliqué à son centre de gravité et du bras de levier avec la poussée hydrostatique s'exerçant sur la coque. Il est à noter que lorsque la gîte augmente, le couple de rappel augmente alors que le couple de gîte diminue.

Sur un multicoque, la stabilité du navire est assurée par le couple de rappel que représente le poids du navire multiplié par sa distance avec l'axe de gîte situé au niveau du flotteur sous le vent. A voilure équivalente, du fait de sa plus grande largeur sur l'eau par rapport à un monocoque, un multicoque peut se permettre d'être plus léger que le monocoque, ce qui l'avantagera notamment dans le petit temps.

Mais si le vent forcit, pour une même route et une même allure, l'effet du vent sur le multicoque est sensiblement différent par rapport au monocoque lesté.

É La poussée vélique augmente rapidement et le flotteur au vent tend à sortir de l'eau.

É Lorsque le navire se met à gîter, la poussée vélique tend à diminuer puisque le flux de vent apparent dans la voile diminue. Cependant le centre de poussée vélique prend de l'altitude. Donc le couple de gîte ne diminue pas nécessairement.

É Le vent peut alors s'engouffrer sous le navire (prise au vent) et ajouter un couple de gîte supplémentaire significatif.

É De plus, à l'inverse d'un monocoque, le couple de rappel produit par le poids du navire est diminué.

En conséquence, sur un multicoque, la gîte est un phénomène qui diminue sensiblement le couple de rappel mais pas nécessairement le couple de gîte qui peut être accru par la prise au vent. Eventuellement le navire peut dessaler si l'équipage ne réagit pas suffisamment vite pour modifier la conduite du navire.

Les solutions qui peuvent renforcer traditionnellement la stabilité du navire sont une augmentation de masse, de la largeur du navire, ou un transfert de masse vers le bord au vent.

L'augmentation de masse accroît la surface mouillée du navire ainsi que son inertie. Donc cela diminue ses performances notamment dans les petits temps.

L'augmentation de largeur, sur un monocoque, réduit la finesse de la coque et donc généralement les performances de la carène.

Sur un multicoque, elle accroît les contraintes dans les bras qui relient les flotteurs. On anticipe de plus qu'une augmentation de la largeur du navire devient pénalisante pour les performances dans une mer formée puisque les bras sont plus exposés aux paquets de mer.

Le transfert de masses est relativement aisé s'il ne s'agit que de celles de l'équipage qui se met au rappel. Si l'on considère des systèmes actifs permettant de remplir des ballasts, alors la masse embarquée du navire augmente, donc sa traîné et son inertie.

On voit bien que le compromis entre performance et stabilité pose de sérieux dilemmes.

Des solutions originales ont étés proposées afin d'accroître la stabilité sans affecter les 15 performances.

Il est connu de l'état de la technique, notamment du brevet FR2163147 que deux mats verticaux non haubanés, peuvent être disposés sur un multicoque de manière symétrique par rapport au plan médian du navire.

Une telle configuration permet, à surface de voilure égale, de répartir la toile sur les 2 grand-20 voiles et donc de baisser la hauteur sur l'eau des centres de poussée vélique par rapport à une configuration à un seul mat.

Si un tel navire peut être doté de coques de grande finesse, il est soumis à des efforts transverses importants qui le feront gîter à moins qu'il ne soit très large, ce qui peut le pénaliser dans des mers formées.

De plus, une telle mature aura besoin d'être haubanée ou étayée dès que la hauteur des mats deviendra significative et que l'encastrement des mats dans les flotteurs ne sera plus suffisant.

Donc, si cette solution diminue légèrement le couple de gîte, à voilure égale, elle reste utilisable uniquement sur des navires à fort bau, de type multicoque de préférence et de 30 relativement faible dimension.

Il est connu de l'état de la technique, et en particulier des documents de brevet FR2778386 et GB2389093, qu' afin de diminuer les contraintes dans les 2 mats verticaux, ceux-ci peuvent être reliés à leurs sommets par une poutre de liaison rigide ayant sensiblement la même longueur que la distance qui sépare les pieds de mat.

Au niveau du flux de vent apparent capté, cette solution est très intéressante. Aux allures ou le vent apparent est en avant par rapport à l'axe transversal du navire, l'utilisation d'un foc ou génois sur le flotteur sous le vent ainsi que les deux grand-voiles permettent de capter un maximum de flux. Et par vent arrière, une disposition en papillon des voiles doit être spécialement efficace.

Cependant la structure formée par les coques et les bras de liaison de coque, les mats et poutres de liaison est en fait un parallélogramme.

Si cette configuration permet par rapport au brevet cité précédemment de réaliser des embarcations plus toilées en limitant la flexion et la compression dans les mats, elle n'apporte pas de gain significatif au niveau de la limitation du couple de gîte et nécessite tout de même une triangulation entre les mats par des haubans pour empêcher que le parallélogramme ne se déforme transversallement.

Il est connu de l'état de la technique, notamment du brevet US 5 088 431, de stabiliser un multicoque possédant un mat et un support de mat télescopique en inclinant les voiles de 15 façon à diminuer le couple de gîte.

Selon ce brevet, la réduction du couple de gîte est atteinte en combinant deux effets: -une réduction, du vecteur que représente la distance entre le centre de poussée vélique et l'axe de gîte.

-la réduction du flux de vent apparent.

Ces deux aspects sont intéressants sur le plan de la stabilité mais risquent de s'avérer difficiles à gérer dans leur application pratique. En effet, ce système demande l'utilisation de pièces mobiles ( support articulé, couplage universel en tête de support de mat, glissière dans le mat, rotules...) et engendre une complexification du gréement. La performance ne doit pas être optimum car le flux de vent apparent capté n'est pas maximisé comme par exemple sur une version à deux mat verticaux, notamment au portant et au près.

Il est enfin connu de l'état de la technique, notamment du brevet WO03045773, qu'il est possible de mettre 2 mats inclinés par rapport au plan médian du navire, portant chacun une voile. Cependant selon cette invention, les mats sont inclinés d'un angle peu important typiquement inférieur à 10 par rapport au plan médian du navire. Cette configuration, compte tenu de la promiscuité des voiles ne permettra pas de réduire significativement le couple de gîte, et complique singulièrement le gréement avec les haubanages et barres de flèche ainsi que la manoeuvre.

On constate que chacune de ces inventions se propose d'investiguer des systèmes de matures originales, mais aucune ne fait la synthèse entre une réduction significative du couple de gîte, 35 la performance de la carène, la simplicité du gréement et de la manoeuvre.

L'invention vise à concilier ces quatre qualités principales et à les appliquer non seulement sur un véhicule multicoque, mais aussi sur un monocoque.

L'invention a pour objet un ensemble de mat trapèze bipode conciliant les qualités définies ci dessus, et est caractérisée en ce qu'elle comprend: deux montants, inclinés l'un vers l'autre symétriquement par rapport au plan médian du véhicule à propulsion à voile, d'un angle significatif.

un étai reliant les deux montants en partie haute afin de constituer une structure trapézoïdale rigide et destiné à éviter les interférences entre les voiles.

une grand-voile sur chacun des deux montants, et arquée par un dispositif tel qu'une 10 bôme ou un wishbone.

d'un système de manoeuvre des grands voiles, permettant de border ou choquer les deux bômes ou wishbone avec une seule écoute tout en leur permettant de trouver leur position optimum par rapport au vent.

L'avantage d'une configuration de gréement trapèze selon l'invention est d'abord une 15 réduction significative du couple de gîte tout en préservant, voir en augmentant les performances du véhicule: Les montants du gréement trapèze selon l'invention sont inclinés l'un vers l'autre et forment un angle significatif a typiquement supérieur à 20 . Ils sont reliés entre eux par un étai rigide, ou serai rigide. Cet étai peut être télescopique et est situé dans le tiers supérieur de la mature.

L'étai se doit d'écarter les têtes de mat l'une de l'autre pour éviter que le haut de la voile sous le vent ne soit déventée du fait de sa proximité, sous certaines allures de travers par la voile au vent. Par expérience, une distance entre les têtes de mats de l'ordre de 15% à 20% de l'écartement des pieds de mat est nécessaire et suffisante pour limiter les interactions entre les voiles.

Par rapport à une version à un mat vertical, à surface de voile équivalente, le tirant d'air d'une solution à gréement trapèze peut être réduit de l'ordre de 30 % selon la forme des grand- voiles grâce au dédoublement de la voilure.

Par rapport à une configuration à deux mats verticaux, pour une surface de voile égale, les mats étant inclinés, la surface des grand-voiles est accrue selon un ratio proche de 1 / cosinus (a/2) mais le flux de vent apparent est équivalent puisque les surfaces projetées sont identiques.

Selon l'invention, les résultantes de l'effort du vent dans les voiles sont inclinées par rapport à un plan horizontal, ce qui à une incidence sur la composante propulsive. Géométriquement, celle-ci varie comme cosinus(a/2) ce qui, pour des angles a inférieur à 45 , est proche de 1.

(Cosinus (45 /2)=0,92). Donc, l'incidence sur la force propulsive de l'inclinaison des mats est très limitée pour peu que a ne dépasse pas des valeurs de 40 à 50 .

Les efforts de gîte sont sensiblement réduits en passant de un mat vertical à 2 mats verticaux. Pour une même surface de grand-voile totale, il est raisonnable de considérer une réduction 5 du couple de gîte de l'ordre de 20% grâce à l'abaissement du centre de poussée vélique.

Par rapport à cette dernière configuration à 2 mats verticaux, l'invention du gréement trapèze, apporte une réduction significative du couple de gîte, En effet, avec un angle a de 45 , le couple de gîte engendré par la voile au vent est diminué de 60% et celui de la voile sous le vent de 20%, soit un couple de gîte global réduit de 40% supplémentaires alors que la perte de poussée brute selon le cap est limité à 7% (I-cosinus(45/2)). Cette perte limitée de poussée, due à l'inclinaison de l'effort vélique, pourra être très facilement compensée par l'allégement du navire puisqu'il est moins soumis à la gîte.

Il apparaît donc que l'invention du gréement trapèze peut être naturellement adaptée sur des multicoques. La largeur d'un multicoque, et notanunent celui d'un trimaran permet d'envisager des angles a de 40 à 50 entre les montants du gréement trapèze. Le couple de gîte lié aux grand-voiles sera alors réduit en première approximation de 40 à 50% par rapport à une version à un seul mat vertical et de 30 à 45 % par rapport à une version à deux mats verticaux pour une force propulsive équivalente. Par rapport à un navire à un seul mat vertical, si la stabilité est privilégiée, par exemple pour un catamaran de plaisance, alors, pour une même surface de grand-voile totale, le tirant d'air sera réduit et le navire sera beaucoup plus sûr pour des performances identiques. Si la performance est privilégiée, alors le gabarit du navire (largeur, tirant d'air) peut être conservé et le navire sera sensiblement plus puissant puisque pour un couple de redressement identique, la surface de grandvoile sera plus que doublée, et la force propulsive fortement accrue.

Avantageusement, notamment pour favoriser, par exemple le transport des petits véhicules de sport, le gréement trapèze peut être démontable. Dans ce cas, des liaisons mécaniques démontables entre la structure de la coque et les pieds du gréement trapèze ainsi que les liaisons entre l'étai et les montants sont à prévoir.

L'invention peut être aussi adaptée sur un monocoque à condition que le gréement trapèze 30 puisse avoir une base de largeur supérieure au bau de la coque. En effet, sinon l'angle OG reste inférieur à une valeur typique de 20 et l'intérêt de la solution est mitigé.

Avantageusement, sur un monocoque, le gréement trapèze peut être plus large à sa base que la coque du navire. L'avantage est bien sûr d'accroître l'angle a pour un même tirant d'air, donc de limiter le couple de gîte, et d'éloigner les voiles l'une de l'autre tout en gardant une coque de grande finesse. Le mat trapèze est intégré alors dans une structure hexagonale où deux poutres de liaison inclinée relient les pieds du mat trapèze aux structures de la coque.

Certains développements actuels proposent d'installer sur un monocoque, une plate-forme articulée au dessus de la coque afin que, quand celle-ci gîte, typiquement jusqu'à 15 , le pont reste quasi horizontal et le mat vertical. Cette solution permet d'accroître le couple de redressement tout en conservant une voile qui capte un flux de vent maximum. Typiquement ces plates-formes articulées ont une largeur deux fois plus importante que le bau de la carène. Elles se prêtent donc très bien à l'implantation d'un gréement trapèze selon l'invention puisque l'angle a peut être augmenté jusqu'à des valeurs de 40 à 50 approximativement, ce qui permet un couple de gîte réduit de près de 50 par rapport à une solution classique à un seul mat. Une telle association de plate-forme articulée et de mat trapèze permettrait de bénéficier d'un monocoque très puissant, et d'une gîte limitée pour l'équipage installé sur la plate- forme tout en limitant les inclinaisons maximum de la carène à 15 , même avec des forces de vent accrues.

Un autre aspect avantageux de l'invention concerne la simplification du gréement.

Dans une configuration classique, le mat est haubané ce qui induit une compression dans le mat, qui, combinée à la flexion engendrée par l'effort réparti de la voile, peut, dans certaines circonstances limites, contribuer à le faire flamber. La rigidité du mat est liée dès lors à la traction exercée sur les haubans latéraux, et à leur élasticité. Or la rigidité du mat est gage de performance.

Il est connu du document de brevet FR2632602 un mat bipode qui présente une forme triangulée voire trapézoïdale dans un mode de réalisation où une entretoise permet un écartement transversal des extrémités hautes des deux parties symétriques du mat. Toutefois, ce mat est conçu pour maintenir une seule voile en position verticale.

La structure d'un gréement trapèze est en elle même extrêmement rigide dans le sens transversal.

Du fait de la rigidité de sa structure, un gréement trapèze ne nécessite pas de haubanage dans le sens traverse pour ramener les efforts des voiles à la coque. Le gréement peut donc être simplifié par la suppression des barres de flèche et des haubans latéraux présents sur les navires à un seul mat, ou des haubans en X présents sur des réalisations à deux mats verticaux distancés.

La simplification du gréement due à l'absence de barres de flèche et de haubans latéraux, présente en outre l'avantage de pouvoir adapter naturellement des montants pivotants, profilés ou non, pour les grandvoiles. Sur le mat bipode, les montants seraient alors équipés pour leur liaison à la coque et aussi avec l'étai, de butées à double effet autorisant leur rotations autour de leurs axes tout en transmettant les efforts de traction et de compression auxquels ils seront soumis.

De plus, pour une surface de voile identique par rapport à une version à un mat vertical, les surfaces de grand-voile sur chacun des montants du mat bipode sont divisées sensiblement par deux, donc les efforts de poussée vélique. En outre, les montants sont légèrement plus courts, et leur rigidité est fortement augmentée du fait que chaque montant se comporte comme une poutre en appui sur ses deux extrémités. Donc par rapport à une mature à un seul mat vertical, les montants du gréement trapèze seront moins sollicités en flexion et pourraient permettre de repousser des limites technologiques.

Cependant, si un haubanage transversal n'est plus nécessaire à cause de la rigidité naturelle de la structure trapèze, les voiles exercent des efforts dans l'axe de la route qui doivent être repris. Si le gréement trapèze peut être encastré dans la structure de coque sans étai ni pataras sur des petites embarcations, comme cela se fait sur un Laser par exemple, dès que l'embarcation est de taille conséquente, un système de reprise des efforts dans l'axe longitudinal devra être installé.

Les solutions traditionnelles, consistent, pour un monocoque, à mettre en place un système 15 d'étais à l'avant, et un pataras à l'arrière.

Pour un multicoque à un mat vertical, l'étai à l'avant est conservé mais est associé à deux haubans latéraux symétriques reliant la tête de mats à des points de fixation en aval du pied de mat, déportés sur chaque bord. Pour un multicoque à deux mats distancés, nous avons deux étais pour l'avant, et pour l'arrière, deux haubans latéraux en X qui relient les têtes de mats avec des points de fixation en aval des pieds de mats mais proches de l'axe longitudinal du navire.

Dans le cas d'un gréement trapèze selon l'invention, pour un monocoque, la situation traditionnelle étais pataras est satisfaisante. L'économie de gréement consiste dans les haubans latéraux. Elle peut être améliorée en adjugeant à l'étai, un prolongement horizontal selon le sens longitudinal du navire destiné à servir de point de fixation à un pataras. En effet, dans ce cas, les grand-voiles peuvent être coupées presque horizontalement en partie haute et la surface efficace des grand-voiles dans les hauts peut être accrue grâce à une latte de grand-voile.

Selon l'invention, pour un multicoque, le gréement peut être simplifié par rapport à la version 30 définie sur un multicoque à deux mats distancés. Si les étais sont conservés à l'avant, un seul étai peut être conservé à l'arrière. Cet étai relie le distanceur des montants du gréement trapèze à un point d'ancrage situé en arrière des pieds de fixation des montants.

Sur certaine applications de sport ou de plaisance où les grand-voiles seraient privilégiées en navigation par rapport aux voiles avants, il serait possible de supprimer tout haubanage. Des étais rigides, travaillant surtout en compression, pourraient être fixés sur chaque bord, à environ à 1 /3 de la hauteur du montant du gréement trapèze et sur la coque en amont des pieds du gréement trapèze. Les avantages de cette solution sont d'abord qu'elle supprime totalement le haubanage sur le navire.

L'utilisation de tels étais, pour peu qu'ils soient télescopiques et dotés de la fonctionnalité d'agir en simultané comme des vérins double effet actionnés en parallèle, permettrait d'incliner le gréement trapèze dont les pieds de mat seraient rotulés, sur l'avant ou sur l'arrière, en fonction des allures ou de dégager le pont des bômes au mouillage, ou de limiter le tirant d'air en passant sous des ponts.

Sur certaine embarcation de faible taille, les bômes peuvent être remplacées avantageusement par des wishbones.

Un autre aspect de l'invention concerne le réglage simultané des voiles.

Les voiliers ont la capacité de créer par leur vitesse leur propre vent qui, combiné au vent réel, donne le vent apparent. Par vent léger ou médium, le vent apparent, du près jusqu'aux allures portantes, se situe en avant du travers du bateau. Cela évite, sur un navire à deux mats verticaux distancés, au gréement sous le vent d'être masqué par le gréement au vent.

Par expérience, il apparaît que pour assurer une marche optimum de la grand-voile sous le vent, pour les allures au prés, bon plein, les extrémités des bômes doivent être légèrement pincées vers la poupe du navire.

Selon l'état de l'art, les bômes ou wishbone des grand-voiles seraient mobiles et seraient réglées indépendamment l'une de l'autre. Elle sont alors chacune manoeuvrées par une écoute fixée à l'extrémité de la bôme ou du wishbone, si besoin avec un palan sous chaque bôme et arquées par un hale-bas. L'invention du gréement trapèze pourrait, du fait qu'il y a deux grand-voiles, compliquer les manoeuvres. Une solution simple consistera à relier les bômes par un tangon rigide comme évoqué dans le brevet FR 2 778 386 Al. Cette solution présente deux inconvénients: -Elle condamne le réglage indépendant des voiles ce qui nuit à leur efficacité - Par vent arrière, un tangon rigide demande à être déconnecté pour que les voiles s'ouvrent en entonnoir, ce qui complique singulièrement la manoeuvre.

Selon l'invention, du fait de l'inclinaison des montants, si l'on souhaite conserver une incidence des voiles par rapport au vent optimale, la distance entre les extrémités des bômes n'est pas constante lorsque celles-ci tournent autour des montants.

La solution proposée par l'invention consiste à pouvoir border ou choquer Ies deux bômes simultanément avec une seule commande ( par exemple une écoute) tout en permettant à chaque bôme de trouver la position optimum par rapport au vent. Selon l'invention, le dispositif de commande consiste à relier les deux extrémités de chaque bôme à une seule écoute. Cette écoute passe par deux points fixes équipés si nécessaire, pour réduire les frottements, de poulies, et situées sous l'extrémité de chaque bômes, de manière symétrique par rapport au plan médian du véhicule. L'écoute passe ensuite dans une poulie accrochée à un dispositif de tension, tel qu'un palan ou un winch. Lorsque le palan est repris, les deux bômes sont bordées puisque le palan est comprimé . La poulie située à l'extrémité du palan permet à l'écoute reliant les deux bômes de trouver une position optimisée pour répartir les efforts dans les grand-voiles et donc pour leur donner une position optimum. Au portant, le palan est choqué complètement et les bômes profitent de la réserve sur la longueur d'écoute qui est donnée pour s'ouvrir par exemple en entonnoir. Afin de dégager le pont, ce dispositif de tension peut être situé sous le pont, dans un fourreau, ou déporté par rapport à l'axe médian du véhicule.

Ci après plusieurs remarques sur la forme des voiles et leur utilisation ainsi que sur l'inclinaison du gréement trapèze.

Par allure de travers, il été remarqué expérimentalement pour un gréement selon l'invention, que de prendre un ou deux ris à la grand-voile sous le vent permettait de la garder ventée 15 dans les hauts.

Afin de donner une habitabilité maximum du cockpit, l'angle entre chaque bôme et son montant de gréement trapèze correspondant, peut être optimisé afin que, par allure au portant, la bôme au vent, soit quasi horizontales au dessus du pont.

Il est à noter que si le gréement trapèze est légèrement incliné vers la proue dans une version à mat fixe ou inclinable, alors le couple de tangage engendré par les voiles est réduit selon le même effet d'inclinaison des voiles. L'habitabilité du pont est alors améliorée car les bômes sont plus hautes par rapport au pont. Le pincement entre les bômes est aussi naturellement favorisé puisque les bômes auront une tendance naturelle à se rapprocher de l'axe longitudinal du navire.

En ce qui concerne les voiles avant, et plus particulièrement sur un multicoque disposant de focs ou génois doublés (un sur bâbord, un sur tribord), les voiles avant ayant leurs bords d'attaque inclinés d'une manière identique aux grand-voiles, elle disposent sensiblement des même qualités quant à la réduction du couple de gîte. Par exemple pour privilégier la stabilité au près, en lançant uniquement la grand-voile et le génois au vent taillés en conséquence, le couple de gîte sera très faible alors que la surface de toile sera quasi équivalente à celle d'un navire monocoque ou multicoque classique. A l'opposé, pour privilégier la puissance, il faut mettre en place les deux grand-voiles, avec le génois sous le vent. La puissance du navire devient très grande, puisque les trois voiles travaillent sans interférences et que le flux de vent apparent capté est maximal.

Avantageusement, les grand-voiles peuvent être taillées pour bloquer au portant, sans recouvrement significatif, le maximum de flux de vent apparent. Dans ce sens, la voile au vent bloquera le passage d'air correspondant au flux qui pourrait passer dans le gréement trapèze et le déviera vers la grand-voile sous le vent.

Un autre aspect intéressant consiste, par vent arrière, à ouvrir les bômes des grand-voiles en papillon comme montré dans FR2778386. Ii s'agit d'ouvrir les bômes à l'extérieur du trapèze ce qui rend très important le flux de vent capté, un peu comme pour une configuration en ciseau sur un gréement traditionnel. Le flux de vent passant dans le trapèze du mat bipode peut aussi être capté par un spi de forme adaptée. Le flux de vent capté est alors très important.

Les figures présentées selon l'invention sont les suivantes: Figure 1 à 5: Comparaison des couples de gîte et de redressement, pour une même surface de grand-voile, de solutions à un mat vertical et trapèze sur monocoque (figure 1 et 2), puis sur multicoque, un mat vertical (figure 3) , deux mats verticaux distancés (figure 4), un gréement trapèze (figure 5) .

Figure 6: Bilan comparatif, pour une même surface totale de grand-voile, des différentes 15 solutions.

Figure 7: Adaptation de l'invention sur une coque de monocoque classique, monocoque avec mat trapèze plus large que la coque et quille pendulaire, mat trapèze et plate-forme articulée.

Figure 8: Adaptation de l'invention a un petit catamaran de plage ou les deux grand voiles sont manoeuvrée par une seule écoute reprise par un winch à la main.

Figure 9: Adaptation de l'invention sur un catamaran de sport plus puissant ou les grand-voiles peuvent être bordée avec une seule écoute par un seul palan.

Figure 10: Adaptation de l'invention à un char à voile.

Les figures 1 à 6 expliquent l'avantage en terme de performance, de stabilité de l'invention. Les figures 7 à 10 donnent des modes de réalisation en terme de simplification du gréement 25 et de la manoeuvre. La figure 1 montre un monocoque avec un seul mat 1 au bon plein. Le couple

de gîte dans la grand-voile 3 est tel que Ftl x Dl. Ftl représente l'effort total dans la grand-voile 3 appliqué au centre de poussée vélique. Dl représente le bras de levier de Ftl à l'axe de gîte. Le couple de redressement est P x D. P représente le poids du navire appliqué au centre de gravité. D représente le bras de levier de P à l'axe de gîte. On voit que P doit compenser un D petit pour que le couple de gîte et le couple de redressement soient égaux. Le lest sur la coque 5 et la quille 7 est donc très important. Les efforts latéraux sont repris par un système de haubans et de barres de flèche symétriques 4.

La figure 2 représente un gréement trapèze 1,2,1' installé sur la carène 5 d'un monocoque 35 ayant un bau identique à celle de la figure 1, pour comparaison. Le tirant d'air est nettement réduit. A noter que la valeur de est plus faible que pour un multicoque, de l'ordre de 25 sur la figure. Malgré tout, le couple de gîte est réduit globalement de 35%. En tiret est représentée la quantité DI selon la figure 1. La coque 5 et surtout la quille 7 pourront être allégées pour une force propulsive équivalente.

La figure 3 montre un navire monocoque à plate-forme inclinable 9 et à quille pendulaire 7 équipé d'un gréement trapèze 1,1',2. Sur un tel voilier, l'association est particulièrement intéressante car, compte tenu de la largeur de la plate-forme, l'angle peut être équivalent à celui d'un multicoque, soit de 30 à 50 , ce qui permettra d'accroître la surface toilée par un facteur 2 pour un couple de redressement équivalent sur un monocoque classique. Ses performances sont fortement accrues tout en respectant l'inclinaison maximale de la coque qui est limitée à environ 15 comme décrit précédemment.

La figure 4 représente un catamaran à un seul mat 1 au bon plein. L'effort Ftl dans la grand-voile 3 et le bras de levier Dl sont sensiblement équivalent à ceux de la figures 1. Si le couple de gîte est équivalent, par contre le bras de levier D intervenant dans le couple de redressement est beaucoup plus important sur un multicoque que sur un monocoque du fait que l'axe de gîte se situe sur la coque sous le vent 5'. Il en résulte que le navire peut être beaucoup plus léger sans que la coque au vent 5 ne quitte le contact avec la surface de l'eau. Les indices sont relatifs aux éléments dupliqués situés au vent.

La figure 5 illustre un catamaran à deux mats verticaux 1,1' distancés par un étai 2, au bon plein. Une surface de grand-voile identique à celle des navires des figures 1 à 3 est répartie sur les deux grand-voiles 3,3'. Le tirant d'air est réduit de l'ordre de 30%. Le couple de gîte engendré par les grand-voiles 3,3' est caractérisé par la quantité Ftl x Dl + Ft2 x D2. Par rapport à la figure 2, les centres de poussée vélique se sont rapprochés de l'axe de gîte et donc le couple de gîte est réduit approximativement de 20% par comparaison aux quantités DI et D2 selon la figure 2 représentées en tiret. Le couple de redressement peut être limité par un allègement équivalent du navire au niveau des coques 5,5'. La structure de mature représente un parallélogramme qui est rigidifiée par des haubans 4, 4' en X symétriques.

La figure 6b montre un gréement trapèze selon l'invention au bon plein. Le gréement trapèze est constitué de deux montant 1,1' inclinés l'un vers l'autre d'un angle CC de l'ordre de 40 sur la figure. Les montants 1,1' sont orientables en rotation autour des axes X,X'. Un étai 2 éloigne les têtes de mat afin de limiter les interférences des voiles 3, 3', notamment dans les hauts. Il apparaît, par rapport à la figure 4, pour la voile au vent 3', que le couple de gîte engendré D2x Ft2 est réduit de 60% alors que celui de la voile sous le vent 3 D 1 x Ft 1 est diminué de 20%. En pointillé sont représentés les quantités Dl et D2 selon la figure 4 2 mats verticaux. En tiret sont représentées les quantités Dl selon la figure 3 1 mat vertical. La figure 6a en médaillon illustre pour une norme de vecteur de poussée vélique Ft identique le faible impact de l'inclinaison de la voile sur la composante du vecteur dans l'axe du cap. La différence est proportionnelle à 1-cosOG/2. En conséquence le gréement trapèze réduit le couple de gîte par rapport à une solution à deux mats verticaux, avec un angle et de 40 , de près de 35%, pour une poussée réduite uniquement de 6%.

La figure 7 représente un comparatif estimatif entre les différentes solutions, pour une surface de grand-voile totale et longueur équivalente. Elle donne une estimation qualitative du couple de gîte pour un même flux de vent au bon plein et donc du rapport des masses permettant le couple de rappel. La dernière ligne suggère l'impact sur la vitesse du navire en tenant compte de la masse du navire et de la surface mouillée. Il apparaît que les versions à gréement trapèze doivent procurer un avantage significatif en terme de performance et de stabilité. Ces estimations sont préliminaires et devront être corroborées par des calculs plus précis de devis de poids et de performance réalisées par des moyens plus poussés.

La figure 8 représente un petit catamaran de sport, selon l'invention, destiné a être mené par une seule personne assise dans un siége baquet 13 afin d'accroître les sensations de glisse. Une écoute 10 relie les bômes 6,6' des grand-voiles 3,3'. L'écoute 10 passe par des anneaux ou des poulies 12,12' liés à la coque 5,5' en dessous des extrémités des bômes 6, 6'. Une deuxième écoute 11 coulisse grâce à une poulie 16, sur l'écoute 10 et peut être bordée le pilote avec un dispositif de démultiplication 15 tel qu'un winch. L'écoute 11 peut être stoppée dans le taquet 13. La barre est relayée par une écoute coulissante 14 reliée au safrans et passant par des anneaux situé de manière satisfaisante sur la structure. Il est à noter que les bômes ont été remplacées par des wishbones 6,6' compte tenu de la taille des voiles sur cette application.

La figure 9 représente trois vues 9a, 9b, 9c d'un catamaran de sport selon l'invention, plus puissant que pour la figure 8 ou la manoeuvre simultanée des grand-voiles est aidée par un système de démultiplication d'effort 15 tel qu'un winch. Sur la vue 9a, le système est bordé pour une allure au prés. Sur figure 9b, le système est choqué et les voiles sont en entonnoir pour une allure par vent arrière. Des étais rigides 17,17' reliant le bras de liaison avant des coques au montants du mat bipode permettent, jusqu'à des tailles de navires significatives, de supprimer tout haubanage. Ces étais 17,17' pourraient sur de plus grosses embarcations être télescopique (vérins double effets) qui permettraient, si les pieds de mats 18,18' sont montés sur rotule, d'incliner le gréement trapèze sur l'avant afin d'accroître les performances notamment au prés. On remarque aussi sur ce dessin, que les pieds 18,18' du gréement trapèze sont implantés très en avant et que la coupe des grand- voiles permet d'accroître sensiblement la surface de voile qui sera sûrement lattée dans la pratique.

Sur la figure 10, un char à voile est représenté selon l'invention comprenant un gréement trapèze et un système pour border les voiles avec une seule écoute Par rapport à la figure 9, le dispositif de démultiplication 15 représenté est un palan. A noter que le char dispose, pour assurer une stabilité optimum en fonction du gréement trapèze, de deux roues à l'avant 19,19', et d'une roue directionnelle 20 à l'arrière. Les points fixes 12, 12' sous les bômes permettant le passage de l'écoute 10, sont déporté de la coque par une structure en berceau rigide passant sous la coque 21 et permettant de reprendre les efforts des voiles.

Claims (7)

14 REVENDICATIONS

1 I Gréement de véhicule à propulsion à. voile comprenant: deux montants (1,1') inclinés l'un vers l'autre symétriquement par rapport au plan médian du véhicule, - un étai (2) distançant de manière rigide les deux montants (1,1') en leur extrémités hautes afin de constituer une structure trapézoïdale rigide.

une grand-voile (3,3') sur chacun des deux montants, arquée par un dispositif tel que des bômes (6,6').

- un système de manoeuvre simultané des grand voiles (3,3'), Caractérisé en ce que les deux montants du mat bipode soient inclinés selon des axes (X,X') concourants formant un angle compris entre 20 et 50 .

Et en ce que le système de manoeuvre est constitué d'une écoute (10) relié aux extrémités des bômes (6,6') des grand voiles (3,3'), passant par deux points fixes (12,12') et permette, par l'intermédiaire d'une écoute (11) coulissante sur (10) par l'intermédiaire d'une poulie (16), de border ou choquer simultanément les deux bômes (6,6') tout en leur permettant de trouver leur position optimum par rapport au vent.

2/ Ensemble de propulsion selon la revendication 1 ou la base du gréement trapèze (1,1',2) est plus large que la coque (5) du véhicule.

3/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes ou le 20 gréement trapèze est monté sur une plate-forme (9) orientable selon l'axe longitudinal du véhicule.

4/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédente, ou le dispositif de manoeuvre des grand voiles (10) est relayé à un système de démultiplication d'effort (15), situé ou non dans le plan médian du véhicule.

5/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes ou des étais rigides (17,17') reliant le gréement trapèze (1, 1',2) à la, (les) coque(s) (5,5') ou à leurs bras de liaison, sont rigides, et situés en amont des pieds de mat (18,18') et supprimant tout haubanage.

6/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes ou les pieds des montants du mats trapèze bipode (18,18') permettent l'inclinaison du mat à demeure ou en fonctionnement vers I'avant ou l'arrière du navire par réglage des étais rigides télescopiques (17,17').

7/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes ou les montants (1,1') sont profilés et / ou mobiles en rotation autour de leur axes (X, X') 8/ Ensemble de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les liaisons aux pieds de mats (18,18') des montants du mat bipode (1,1'), ainsi que 5 les liaisons avec 1' étai (2) sont démontables.

9 / Véhicule terrestre grée selon l'invention, et muni de deux roues (19, 19') à l'avant et d'une roue directionnelle à l'arrière (20).