FR2884799A1 - Dispositif de propulsion pour bateau multi-coque tel que catamaran - Google Patents

Abstract

L'invention consiste en ce que ledit dispositif comporte une turbine à eau de mer entraînée directement par un moteur dans chacune des coques (1), des moyens d'aspiration d'eau de mer positionnés à l'avant, de préférence, extérieur de chaque coque (1) dans une zone de surpression générée par la lame d'étrave et des moyens de refoulement de l'eau de mer positionnés dans chaque coque (1), sur l'arrière de l'axe de pivotement du bateau au tangage, lesdits moyens de refoulement présentant une sortie (5) entraînable en pivotement et débouchant de préférence à l'intérieur du canal défini entre deux coques (1).Application à la propulsion de bateau type catamaran.

Description

Dispositif de propulsion pour bateau multi-coque tel que catamaran

La présente invention concerne un dispositif de propulsion pour bateau multicoque tel que catamaran.

Les dispositifs de propulsion pour navire servent à effectuer d'une part des manoeuvres de port et de positionnement et d'autre part le transit. Ces deux types d'utilisation requièrent cependant des propriétés distinctes. En effet, les manoeuvres de port et de positionnement nécessitent une grande souplesse et io peu de puissance tandis que le transit demande une grande puissance permettant d'atteindre la vitesse maximale tout en nécessitant peu ou pas de manoeuvres.

Il est donc nécessaire de proposer des dispositifs de propulsion de bateau permettant d'accéder à ces deux types d'utilisation d'une manière satisfaisante.

Les dispositifs de propulsion classiques se composent généralement de trois parties principales que sont les moyens générateurs de puissance (moteur ou turbine), les moyens utilisateurs de la puissance (hélice ou jet) et les moyens assurant la transmission entre eux.

Ainsi, des dispositifs de propulsion peuvent comporter un moteur, un réducteur, un embrayeur, un inverseur, une butée, une ligne d'arbre et une hélice. D'autres dispositifs de propulsion sont constitués d'un moteur, d'un multiplicateur, d'une ligne d'arbre la plus courte possible et d'une turbine de jet pourvue d'une cloche d'inversion et d'une butée. Ces dispositifs de propulsions peuvent encore comporter une turbine à gaz ou à vapeur, un réducteur, une butée et une hélice ou une turbine de jet.

Or, on a pu remarquer que pour obtenir un bon rendement et ne pas s'encrasser, 30 les moteurs doivent tourner à environ 2000 tours tandis que les turbines doivent tourner au moins à 8000 tours, pour avoir de la puissance.

De même, pour avoir de la puissance, les jets doivent tourner environ à 3000 tours tandis que les hélices doivent tourner en moyenne à 100 tours pour obtenir un bon rendement.

Dans le cas des dispositifs à moteur et à turbine, il en résulte généralement trop de puissance pendant les manoeuvres, ce qui perturbe le bon déroulement de celles-ci. De plus, dans le cas d'un dispositif à moteur et hélice, l'embrayeur et l'hélice doivent s'arrêter entre chaque manoeuvre, ce qui entraîne à la fois une perte de temps et un gaspillage de la puissance pour relancer. i0

Dans le cas d'un dispositif de propulsion à jets, la puissance minimale requise pour leur bon fonctionnement peut endommager les quais lors des manoeuvres en port. En outre, l'aspiration des jets généralement placés sous la coque peut entraîner en faible profondeur, l'aspiration de sable et de boues susceptibles d'endommager les ailettes de la turbine.

De plus, dans le cas des bateaux de type catamaran, les dispositifs de propulsion doivent s'adapter aux problèmes spécifiques liés à la forme du bateau. En particulier, lors de la prise de vitesse, un catamaran classique a tendance à s'enfoncer par l'arrière, augmentant ainsi la surface mouillée des coques et la résistance à l'avancement.

La présente invention a donc pour but de proposer un dispositif de propulsion pour bateau multi-coque tel que catamaran palliant ces inconvénients, en permettant d'obtenir un bon rendement à la fois pendant les phases de manoeuvre en port et pendant les phases de transit.

Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de propulsion pour bateau multi-coque tel que catamaran, caractérisé en ce qu'il comporte une turbine à eau de mer entraînée directement par un moteur dans chacune des coques, des moyens d'aspiration d'eau de mer positionnés à l'avant, de préférence extérieur, de chaque coque dans une zone de surpression générée par la lame d'étrave et des moyens de refoulement de l'eau de mer positionnés dans chaque coque, sur l'arrière de l'axe de pivotement du bateau au tangage, lesdits moyens de refoulement présentant une sortie entraînable en pivotement et débouchant de préférence à l'intérieur du canal défini entre deux coques.

Ainsi de manière avantageuse, le dispositif de propulsion selon l'invention s'intègre particulièrement bien à la forme spécifique d'un bateau multi-coque, en particulier un catamaran et en exploite ainsi tous les avantages.

De préférence, les moyens d'aspiration sont positionnés sur l'extérieur avant de chaque coque dans une zone de surpression liée à la lame d'étrave conférant aux turbines une suralimentation naturelle.

Lorsque les sorties des moyens de refoulement sont tournées verticalement vers le bas ou vers le haut, il ne se produit aucun effort propulsif lors de la mise en route des moteurs, ce qui permet de ne pas prévoir d'embrayage entre le moteur et la turbine.

Ainsi, le dispositif de propulsion selon l'invention est considérablement simplifié dans la mesure où les sorties des moyens de refoulement, pivotantes autorisent l'absence d'embrayage entre moteur et turbine. De plus, l'absence de pièces en mouvement dans l'eau élimine les problèmes de blocage pouvant survenir avec des hélices ainsi que les risques de détérioration ou d'accrochage de celles-ci. De plus, il n'existe plus de danger pour des plongeurs comme cela pouvait être le cas avec un bateau pourvu d'hélice.

Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens de refoulement de l'eau de mer sont constitués par au moins une buse coudée pivotante.

Cette buse est constituée d'un premier tube dans lequel est monté pivotant un second tube de diamètre légèrement inférieur à celui du premier tube. La différence de diamètre entre les tubes peut être compensée par un manchonnage du tube intérieur pivotant à l'aide d'une matière glissante , compatible avec l'eau de mer telle une matière plastique de type PVC, polyamide tel que celui connu sous la dénomination commerciale Ertalon ). Des logements sont taillés dans le manchonnage pour recevoir les joints toriques assurant l'étanchéité entre les tubes.

Les tubes utilisés peuvent avantageusement être des tubes en inox de diamètres standard ou bien en matériau similaire approprié.

io A une extrémité du tube intérieur se trouve un cône de réduction (rapport voisin de 2/1 par exemple) permettant la mise en pression du jet d'eau, le coude ou buse de sortie se trouvant soudé au cône, côté faible diamètre.

Ainsi, chaque buse de sortie ou coude est entraînable en rotation entre deux positions de sortie du jet d'eau vers le bas ou vers le haut dans lesquelles il ne se produit aucun effort propulsif, les positions de sortie de jet d'eau des marches avant et arrière se trouvant à 90 de l'une ou l'autre positions verticales.

Les moyens permettant l'entraînement en rotation des buses de sortie peuvent être constitués par des câbles, des chaînes, tige pignonnée ou similaires, commandées automatiquement ou manuellement sans jouer sur l'arrêt du moteur. Ces moyens d'entraînement sont soudés sur la base du coude de sortie proche du cône de réduction, les câbles, chaînes ou tiges passant à l'intérieur de tubes verticaux soudés sur le tube extérieur de la buse et remontant largement au- dessus de la flottaison, ce qui permet d'éviter la mise en place de presse-étoupes chers et peu fiables. Ces moyens d'entraînement en rotation des buses peuvent être actionnés sans avoir besoin de jouer sur l'arrêt du moteur.

Par conséquent pour commander la propulsion du bateau, il suffit de tourner les 30 buses de sortie vers l'avant pour assurer une propulsion vers l'arrière et vers l'arrière pour assurer une propulsion vers l'avant.

Lorsque les buses de sortie sont tournées verticalement vers le bas, elles peuvent avantageusement aider au déséchouage d'autant plus que la quantité d'eau éjectée produit un effet d'affouillement sous les coques.

Une position intermédiaire des buses de sortie et par conséquent des tubes pivotants se trouvant à 45 de l'une ou l'autre des positions verticales permet d'obturer au moins en grande partie la sortie de la buse de sortie et/ou de mettre en regard l'un de l'autre des orifices existants dans chacun des tubes pivotant ou fixe. Lorsque ces orifices sont en regard, les jets de refoulement sont dirigés vers to des conduites aboutissant pour l'une dans une buse liée à la mèche du gouvernail, pour l'autre dans une buse pivotante située sous une troisième étrave (cette buse pouvant sortir seule sous l'effet de la mise en pression).

Les efforts horizontaux ainsi obtenus permettant avantageusement de déplacer le 15 bateau dans toutes les directions assurant un positionnement dynamique manuel.

Ces buses secondaires permettent également l'évitement sur place.

Le dispositif de propulsion selon l'invention permet également de contrôler et 20 diminuer les mouvements de plate-forme tels que le roulis et le tangage.

Ainsi, les buses de sortie se trouvant à l'arrière de l'axe de pivotement au tangage du bateau, l'oscillation de ces buses autour de la position "marche avant" peuvent faire apparaître un couple contrant celui généré par le tangage.

De même, en utilisant le dispositif de propulsion selon l'invention en positionnement dynamique tel que décrit précédemment et en prévoyant des vannes à boisseau, commandées manuellement par exemple, montées sur les conduites à l'avant et à l'arrière, on peut remplir rapidement des caisses d'assiettes situées l'une à l'avant l'autre à l'arrière dans l'intervalle entre coques. Ainsi, si le bateau pique du nez, on remplit la caisse d'assiette arrière tout en vidant rapidement par gravité la caisse d'assiette avant et on effectue la manoeuvre inverse si l'avant se soulage.

Les caisses peuvent également être remplies pour alourdir le bateau se trouvent 5 en position d'échouage de sorte qu'il ne soit pas soumis à la houle.

Pour contrôler le roulis, on remplit comme décrit ci-dessus, des réservoirs constitués par les murailles des coques doublées à l'intérieur du bateau par une cloison étanche allant du pont supérieur au niveau de flottaison. Ces réservoirs io constituent en outre une double coque avantageuse en cas d'abordage, qui diminue le rayonnement infrarouge et peut servir de protection en cas de tirs d'armes légères.

Le dispositif de propulsion selon l'invention peut comporter en outre des moyens 15 de propulsion additionnels ou boosters ménagés dans chaque coque à l'arrière des moteurs dudit dispositif.

De tels moyens de propulsion additionnels sont choisis en fonction de la taille du bateau et de son utilisation. Ainsi, on peut utiliser un groupe motopompe autonome du type de celui utilisé par les pompiers. Leur compacité, c'est-à-dire qu'on les pose simplement dans la coque et on les branche au circuit vers les moyens d'aspiration et les moyens de refoulement, permet de les retirer facilement pour entretien. On peut également prévoir l'utilisation de turbines du même type que celles des hélicoptères.

L'alimentation de ce groupe motopompe se situe sur l'avant le plus bas possible dans le canal entre les coques et le plus près possible du refoulement correspondant sous chaque coque à l'arrière du plan d'échouage. Ces moyens de propulsion sont mis en route sans embrayage et sans marche arrière puisqu'ils ne sont employés que lorsqu'on recherche une grande vitesse ou bien encore lorsqu'on utilise le dispositif de propulsion selon l'invention pour contrôler le roulis.

Le dispositif de propulsion selon l'invention est particulièrement bien adapté pour un catamaran dont le canal entre coques procure un effet de venturi tel que celui décrit dans le brevet EP 0 108 004 qui propose un bateau de type catamaran à deux coques symétriquement disposées par rapport à un plan vertical moyen, et réunies par un pont de liaison audessus de la ligne de flottaison, chaque coque présentant une dissymétrie par rapport à un plan vertical passant par l'étrave et parallèle au plan vertical moyen, avec un demi maître couple plus important et plus avancé côté intérieur que côté extérieur tandis que vers, l'arrière, à partir du maître couple, la muraille intérieure de chaque coque est en forme de surface io sensiblement hélicoïdale à génératrices horizontales, avec une génératrice supérieure sensiblement parallèle au plan moyen du bateau et une génératrice inférieure rentrant sous la coque. Cette géométrie particulière de chaque coque conduit à définir une forme en venturi du canal entre les deux coques amplifiant et contrôlant la vague d'étrave intérieure tandis que la vague d'étrave extérieure est réduite. Un tel bateau permet donc de récupérer en action positive une partie de l'énergie contenue dans le train de vagues formé pour améliorer ses performances de navigation, en particulier en allégeant le bateau par l'arrière et en limitant l'enfoncement de l'arrière.

Ainsi, de préférence, les buses coudées pivotantes positionnées à l'arrière de l'axe de pivotement du navire au tangage recrachent l'eau de mer également à l'arrière du col du venturi dans une zone où le train de vagues fait apparaître une légère dépression ce qui procure moins de contre pression en sortie. De plus, les jets s'appuient sur l'onde stationnaire spécifique du bateau et augmente le volume de celle-ci. De manière avantageuse, il en résulte que la lame suiveuse qui fait partie du sillage est captive dans le canal entre coques et concourt à la propulsion.

En quelque sorte intégré aux formes spécifique de cette coque, le dispositif de propulsion a ainsi un excellent rendement et confère une remarquable 30 manoeuvrabilité.

De manière avantageuse, le dispositif de propulsion selon l'invention peut équiper des bateaux multi-coques tel que des catamarans de toutes tailles, c'est-à-dire du petit bateau de plaisance ou gros porteur.

On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin en annexe dans lequel: La figure 1 représente une vue en perspective avant d'un catamaran équipé d'un dispositif selon l'invention, La figure 2 représente une vue en coupe transversale des buses coudées pivotantes d'un dispositif de propulsion selon l'invention; La figure 3 représente une vue en perspective latérale d'un gouvernail d'un bateau 15 équipé d'un dispositif selon l'invention; et La figure 4 représente une vue en coupe de la partie inférieure d'une coque de bateau équipé d'une buse selon la figure 2.

Le dispositif de propulsion selon l'invention est destiné à être installé sur des bateaux multi-coques tel que le catamaran C illustré à la figure 1 présentant deux coques 1 et une troisième étrave 2.

Ce dispositif comporte une turbine à eau de mer entraînée directement par un moteur dans chacune des coques 1, des moyens d'aspiration d'eau de mer positionnés à l'extérieur avant de chaque coque 1 dans une zone de surpression générée par la lame d'étrave et des moyens de refoulement de l'eau de mer positionnés à l'intérieur arrière de chaque coque 1, sur l'arrière de l'axe de pivotement du bateau au tangage, lesdits moyens de refoulement présentant une sortie entraînable en pivotement. Dans le dispositif selon l'invention, il est possible d'utiliser des turbines telles que celles utilisées sur les chantiers et qui peuvent accepter les cailloux, le sable, les graviers, etc. sans dommage. i0

Les moyens de refoulement de l'eau de mer sont constitués par une buse coudée pivotante 3 constituée d'un premier tube 3a dans lequel est monté pivotant un second tube 3b de diamètre légèrement inférieur à celui du premier tube 3a. La différence de diamètre entre les deux tubes 3a, 3b est compensée par un manchonnage M du tube intérieur à l'aide d'une matière glissante, compatible avec l'eau de mer telle qu'un polyamide ou similaire. L'étanchéité entre les tubes 3a et 3b est obtenue par des joints toriques (non représentés) mis en place dans des logements taillés dans le manchonnage.

A une extrémité du tube intérieur 3b se trouve un cône de réduction 4 permettant la mise en pression du jet d'eau, le coude ou buse de sortie 5 se trouvant soudé au cône 3b, côté faible diamètre.

Le tube extérieur 3a est fixé à l'intérieur de la coque et perpendiculairement à l'axe du navire tandis que le tube intérieur 3b est engagé par l'extérieur de la coque (non représentée à la figure 2) dans le tube 3a à travers l'orifice ménagé dans la coque. Il n'y a donc pas de risque de voie d'eau.

De plus, une plaque de verrouillage 8 est engagée sur la buse de sortie 5 et fixée par l'extérieur sur la coque. Cette plaque de verrouillage 8 présente en outre un secteur circulaire qui permet l'obturation au moins partielle de l'orifice de la buse de sortie 5 lorsque celle-ci est amenée en position à 45 vers l'avant et vers le haut. Ce secteur circulaire permet également de protéger au moins partiellement la buse de sortie 5.

De préférence, la plaque de verrouillage 8 comporte en outre un système de roulement qui encaisse la poussée du cône de réduction lors du refoulement ou bien un joint plat glissant.

Comme on peut le voir à la figure 4, la buse coudée pivotante est installée dans la coque 1 au niveau du bouchain (c'est-à-dire la partie inférieure arrondie qui rejoint le plan d'échouage et la muraille de la coque 1).

Ainsi, la buse de sortie ou coude 5 est entraînable en rotation entre deux positions de sortie du jet d'eau vers le bas ou vers le haut dans lesquelles il ne se produit aucun effort propulsif, les positions de sortie de jet d'eau des marches avant et arrière se trouvant à 90 de l'une ou l'autre positions verticales.

io Une position intermédiaire des buses de sortie 5 et par conséquent des tubes 3a, 3b pivotants, se trouvant à 45 de l'une ou l'autre des positions verticales permet d'obturer au moins en grande partie l'orifice de la buse de sortie 5, grâce au secteur circulaire de la plaque de verrouillage 6, et/ou de mettre en regard l'un de l'autre des orifices existants dans chacun des tubes 3a, 3b.

Lorsque ces orifices sont en regard, les jets de refoulement sont dirigés vers des conduites aboutissant pour l'une dans une buse 6 liée à la mèche du gouvernail 7 comme le montre la figure 3, pour l'autre dans une buse pivotante située sous la troisième étrave 2 du catamaran C. La mèche du gouvernail 7 présente une partie arrière 7a et une partie avant de compensation 7b permettant au gouvernail 7 d'encaisser les efforts de poussée liés à la propulsion par la buse 6. Le gouvernail présente une rotation sur tout l'horizon.

De préférence, l'angle supérieur de la partie avant 7b comporte un dispositif d'appui tel qu'un roulement sur la coque interdisant la flexion de la mèche creuse sous l'effet de la poussée.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de propulsion pour bateau multicoque tel que catamaran, caractérisé en ce qu'il comporte une turbine à eau de mer entraînée directement par un moteur dans chacune des coques (1), des moyens d'aspiration d'eau de mer positionnés à l'avant, de préférence, extérieur de chaque coque (1) dans une zone de surpression générée par la lame d'étrave et des moyens de refoulement de l'eau de mer positionnés dans chaque coque (1), sur l'arrière de l'axe de pivotement du bateau au tangage, lesdits moyens de refoulement présentant une lo sortie (5) entraînable en pivotement et débouchant de préférence à l'intérieur du canal défini entre deux coques (1).

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'aspiration sont positionnés sur l'extérieur 15 avant de chaque coque dans une zone de surpression liée à la lame d'étrave conférant aux turbines une suralimentation naturelle.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de refoulement sont constitués par au moins une buse coudée pivotante (3) constituée d'un premier tube (3a) dans lequel est monté pivotant un second tube (3b) de diamètre légèrement inférieur à celui du premier tube (3a), un cône de réduction (4) permettant la mise en pression du jet d'eau se trouvant à une extrémité du tube intérieur (3b) et un coude ou buse de sortie (5) se trouvant soudé au cône (4), côté faible diamètre.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la différence de diamètre entre les tubes (3a, 3b) est compensée par un manchonnage (M) du tube intérieur pivotant (3b) à l'aide d'une matière compatible avec l'eau de mer, des logements étant taillés dans le manchonnage pour recevoir les joints toriques assurant l'étanchéité entre les tubes (3a, 3b).

5. Dispositif selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le tube extérieur (3a) est fixable à l'intérieur de la coque (1) en regard d'un orifice ménagé dans ladite coque (1) tandis que le tube intérieur (3b) est engageable par l'extérieur de la coque (1) dans le tube (3a) à travers l'orifice ménagé dans la coque (1), une plaque de verrouillage (8) étant engageable sur la buse de sortie (5) et fixable par l'extérieur sur la coque (1).

6. Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'une buse de sortie ou coude (5) est entraînable en rotation entre deux positions de sortie du jet d'eau vers le bas ou vers le haut dans lesquelles il ne se produit aucun effort propulsif, les positions de sortie de jet d'eau des marches avant et arrière se trouvant à 90 de l'une ou l'autre positions verticales.

7. Dispositif selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la plaque de verrouillage (8) présente un secteur circulaire destiné à obturer au moins partiellement l'orifice de la buse de sortie (5), lorsque la buse de sortie est entraînée en rotation jusqu'à une position intermédiaire se trouvant à 45 de l'une ou l'autre des positions verticales de ladite buse de sortie (5).

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une position intermédiaire d'une buse de sortie (5) se trouvant à 45 de l'une et l'autre des positions verticales de ladite buse de sortie (5) met en regard l'un de l'autre des orifices existants dans chacun des tubes (3a, 3b), les jets de refoulement étant dirigés vers des conduites à l'avant et à l'arrière aboutissant pour l'une à un buse (6) située à la mèche (7) du gouvernail, pour l'autre dans une buse pivotante située sous la troisième étrave (2). I3

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que des vannes à boisseau sont montées sur les conduites à l'avant et à l'arrière, pour remplir rapidement des caisses d'assiettes situées l'une à l'avant l'autre à l'arrière dans l'intervalle entre coques (1).

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que des vannes à boisseau sont montées sur les conduites à l'avant et à l'arrière, pour remplir rapidement des réservoirs constitués par les murailles des coques (1) doublées à l'intérieur du bateau par une cloison étanche io allant du pont supérieur au niveau de flottaison.

11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de propulsion additionnels constitués par un groupe motopompe ménagé dans chaque coque (1) à l'arrière des moteurs dudit dispositif, utilisables également en tant que pompe d'incendie, le bateau restant manoeuvrant.