FR2993238A1 - Structure navigante a traction par aile et montee sur foils - Google Patents

Abstract

L'objet de l'invention est une structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote comprenant une coque (10) avec une proue (12) et une poupe (14) et équipée de foils (20), une aile (34) de traction avec des lignes avant (36) et arrière (37), apte à être solidarisée à ladite coque par ses lignes avant (36) en un point T pour exercer une force de traction, et une barre (38) de pilotage de ladite aile, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de triangulation de façon à stabiliser l'assiette longitudinale de ladite structure navigante.

Description

STRUCTURE NAVIGANTE A TRACTION PAR AILE ET MONTEE SUR FOILS La présente invention concerne une structure navigante à traction par aile du type kite-surf, et montée sur foi Is. Le domaine concerné est le domaine des sports de glisse et de voile avec des structures navigantes légères mais peut trouver application à des structures plus lourdes. On connaît les bateaux à voiles avec un mât et des voiles solidaires de ce mât, notamment du type catamaran. Ces catamarans sont très ludiques car il s'agit de coques très légères gréées avec une grand-voile et un foc généralement, nécessitant des actions de rappel des utilisateurs pour contrebalancer les efforts du vent. Les vitesses atteintes sont importantes pour de tels bateaux et l'instabilité ajoutée à cela permet de réels exploits sportifs. Les inconvénients de ces bateaux restent qu'il faut gréer la structure avec un mât, ce qui n'est pas simple. On note aussi que ces bateaux peuvent se renverser et s'il existe des moyens pour les redresser, l'instabilité peut être source de stress pour certains utilisateurs et surtout il subsiste un mât au milieu de la structure qui est pénalisant, ainsi que des voiles gréées sur le mât qui masquent une grande partie angulaire du champ de vision. De plus, il faut transporter deux coques, qui peuvent être associées par des moyens de liaisons amovibles mais les montage et démontage peuvent vite devenir pénibles. Ceci peut être un frein à la mobilité. Du point de vue de la performance, on note aussi la présence de deux coques et ces deux coques sont flottantes, ce qui engendre une forte traînée et pénalise les accélérations et les vitesses atteintes même si une structure catamaran est beaucoup plus rapide qu'une structure monocoque à jauge équivalente. Une structure catamaran reste au contact de l'eau. Il existe d'autres moyens de profiter du vent et le kite-surf ou du moins les 5 déplacements au moyen d'une aile sont bien connus tant sur le sable avec des bases roulantes que sur l'eau avec des planches. La traction est assurée par une aile volante comprenant des lignes de commande, les unes, les lignes avant, pour assurer la traction proprement dite et les autres, les lignes arrière, pour assurer le pilotage, qui agissent sur le bord de fuite pour 10 orienter ladite aile. Une barre unique sur laquelle sont rapportées les lignes permet de manoeuvrer ces commandes simultanément et proportionnellement. On peut ainsi faire varier l'angle d'incidence par traction sur les lignes arrière en tirant sur la barre et on peut aller de droite ou de gauche en tirant sur l'une ou l'autre des lignes arrière 15 pour agir sur le bord arrière de la voile ou sur l'autre. En dehors des aspects ludiques, de telles ailes ont aussi été et sont utilisées pour de la traction d'embarcations, soit en appoint d'autres moyens de propulsion sur des unités marchandes de très gros tonnage avec des systèmes automatisés de lancement et de récupération de voile de très grande surface, soit comme 20 engin de secours sur des unités plus modestes. On connaît aussi des bateaux à voiles du type Hydroptère®, marque déposée, équipés d'un ou plusieurs foils qui permettent une réduction importante de la surface mouillée et une augmentation importante de la vitesse. Le poids de la structure est compensé par une poussée verticale dynamique des 25 foils immergés et non par la poussée d'Archimède générée par les volumes immergés. Ces engins nécessitent des moyens de stabilisation de l'assiette agissant sur l'incidence des foils, ceci par des commandes mécaniques. Ces agencements sont coûteux et fragiles et leur manipulation nécessite une grande maitrise de la part du pilote. Il existe aussi des engins de ce type, légers, mais ils ne sont pas conçus pour partir de la plage, les foils n'étant pas relevables, ce qui rend complexe l'utilisation de tels engins. Le but de la présente invention est de proposer une structure navigante, à foils et tractée par une aile de façon à obtenir des performances élevées, une grande stabilité, permettant un pilotage fin et extrêmement ludique lorsqu'il s'agit d'une structure légère, tout en conservant un champ de vision de 360° pour profiter pleinement des conditions de navigation, renforçant également la sécurité car il n'y a aucun angle de vision caché. Cette structure navigante présente les premiers avantages suivants. La coque est extrêmement facile à équiper, elle peut ne comporter qu'un seul volume monolithique, elle ne comporte pas de mât, elle peut être très légère n'étant soumise qu'à de très faibles efforts mécaniques, notamment du fait de l'absence d'un mât. En navigation, le déplacement sur foils réduit très fortement la traînée et conduit à des performances de vitesse élevées, y compris par vent faible. On note aussi qu'il est possible d'adapter très facilement les dimensions de l'aile 20 associée à celles des conditions de vent et de mer du moment, comme en kitesurf. Comme cela sera expliqué en détail plus avant dans la description, on note que les efforts de traction sont repris par la structure et non par l'utilisateur. bans le cas de la présente invention, la visibilité est sur 360°, ce qui est excessivement plaisant pour les équipiers, sans danger car il n'y a pas de pièces 25 rigides du genre mât, baume, haubans et étais tendus susceptibles de provoquer des blessures. La sécurité est également renforcée car les dangers potentiels sont parfaitement visibles, sans organe qui les masquerait comme le mât ou les voi les.

Enfin, les conditions de pilotage sont fines et les sensations sont extrêmement ludiques et agréables, dans le cas d'une structure légère tel que retenu pour exemplifier la présente invention, donnant une impression de vol, sans compter les vitesses très élevées atteintes avec un matériel extrêmement simple et uniquement grâce à la puissance éolienne. Le confort en navigation est également amélioré car la structure navigante selon la présente invention s'affranchit du clapot dès que la vitesse s'élève comme il sera décrit ci-après. Aussi, tandis que de telles conditions de navigation sous fort clapot s'avèrent très désagréables pour les coques de l'art antérieur au contact de l'eau, la structure navigante selon la présente invention s'en affranchit et reste d'un grand confort. La sécurité est également renforcée par le fait que, s'il se produit un problème mécanique, la coque reste un lieu d'attente sécurisé des secours, sans risque, sans fatigue, sans rester dans l'eau pour les navigants car il n'y a pas de risque de chavirage et il n'y a pas de risque de rupture de haubans conduisant à un démâtage, notamment. En effet, il est nécessaire d'insister sur le fait que la structure navigante selon la présente invention, comme il sera montré dans la description qui va suivre, est très stable et non sujette à un couple de chavirage, ce qui la rend très sûre.

De ce fait, il est à noter que la structure navigante selon la présente invention est parfaitement accessible à des personnes à mobilité réduite, tant en passager qu'en pilote suivant la nature du handicap, les efforts de traction ainsi qu'indiqué ci-avant et détaillé ci-après sont repris par la structure. La structure navigante selon la présente invention est maintenant décrite en détail suivant un mode de réalisation particulier, non limitatif, cette description étant effectuée en regard des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent - figure 1 : une vue en perspective de la structure navigante selon la présente invention, - figure 2 : une vue de face de la structure navigante selon la présente invention, - figure 3 : une vue de dessus de la structure navigante selon la présente invention, - figure 4 : une vue schématique de l'agencement des moyens de commande de direction, - figure 5 : une vue schématique d'un premier agencement des points de traction, - figure 6: une vue schématique d'un second agencement des points de traction, - figure 7 : une vue d'un synoptique d'évolution de ladite embarcation en navigation.

Sur les figures 1 à 3, considérées indifféremment, on a représenté une coque 10 d'une structure navigante, monocoque, comprenant une proue 12 et une poupe 14. Cette coque 10 est équipée de moyens 16 de commande de direction, de moyens 18 de traction par la force du vent et de foi Is 20. La coque 10 présente une carène peu prononcée de type planante et les plats- bords sont de faible hauteur par rapport au fil de l'eau. Cette coque est équipée d'au moins un siège 22, destiné à recevoir le pilote. Il est aussi prévu, dans l'agencement représenté, un siège 24 passager. De façon préférentielle, le siège 22 pilote est positionné sur un bord de la coque, au vent, sensiblement dans une zone longitudinale médiane.

Il est possible d'adjoindre des moyens de réglage en position de ce siège 22 pilote, ces moyens n'étant pas représentés mais intégralement à la portée de l'homme de l'art. Notamment, le siège peut voir son orientation liée à la direction de la force tractrice si bien que le pilote dans le siège se trouve naturellement orienté face à l'aile. Le siège 24 passager est dans une position longitudinale arrière et centré transversalement pour limiter la perturbation engendrée sur la stabilité de la structure par la présence du passager sur les conditions de navigation. Le champ de vision du passager est dégagé sur l'avant, le pilote étant naturellement décalé au vent. bans le mode de réalisation représenté, le siège 24 passager est du genre toile tendue sur une armature de façon à procurer un confort adapté.

La proue 12 ne présente aucune particularité nécessaire dans le mode de réalisation retenu. La poupe 14 reçoit une partie des moyens 16 de commande de direction, à savoir un safran 26 actionnable grâce à un palonnier 28. Ce palonnier peut même être double, c'est-à-dire qu'il peut comporter deux blocs 30, 32 d'actionnement, avec un renvoi de façon à permettre un accès nécessairement au pilote d'une part mais aussi éventuellement au passager d'autre part. Les moyens 18 de traction par la force du vent comprennent une aile 34 du type kite-surf et peu importe l'agencement, à caissons, avec bord d'attaque gonflable, avec nervures gonflables.

Cette aile comprend des lignes 36 avant qui sont frappées sur la coque 10, sur un des bordés de la coque, pour assurer la reprise des efforts de traction, en un point T. be façon connue, comme montré sur la représentation schématique de la figure 4, il est prévu une barre 38 de pilotage de l'aile, à travers laquelle passent les lignes avant. Cette barre 38 est mobile en translation sur lesdites lignes 36 avant, ceci toujours de façon connue, le but étant de pouvoir raccourcir la longueur relative des lignes 37 arrière, bâbord 37B et tribord 37T, par rapport aux lignes avant de façon à faire varier l'angle d'incidence et donc l'effort de traction de l'aile. Il est aussi possible par basculement de ladite barre 38 de pilotage, transversalement, de faire varier la longueur relative de la ligne arrière 37B bâbord par rapport à la ligne arrière 37T tribord, toujours par rapport à ces lignes 36 avant dont la longueur reste constante par rapport au point de traction, de façon à permettre un pilotage directionnel de l'aile. Le fonctionnement détaillé sera expliqué ultérieurement. Ces moyens 18 de traction sont complétés par un renvoi 40 de commande de la barre 38 de pilotage de l'aile. Ce renvoi 40 de commande de la barre de pilotage permet au pilote de manoeuvrer ladite barre de pilotage de son siège. A cet effet, il est prévu un couple de poulies 42-1 et 42-2 qui sont montées comme la barre 38 de pilotage sur les lignes avants, deux rallonges 44-1 et 44-2 souples des lignes 37 arrière et une réplique 46 de barre, manoeuvrable par l'utilisateur, cette réplique 46 de barre étant une image de la barre 38 de pilotage. Cette barre n'est pas une nécessité et le pilotage peut être effectué en tirant directement sur les extrémités des rallonges. Selon la présente invention, il est prévu un agencement avec des moyens 50 de triangulation pour modifier l'exercice de la traction sur la coque.

En effet, la coque 10 est soumise à un effort au point de traction T, mais il apparaît que la coque est soumise à des variations d'équilibre longitudinal suivant l'angle d'exercice de l'effort de traction au point T de traction. Ceci est vrai pour toutes les structures à foils et l'agitation à l'interface perturbe cette assiette longitudinale qui se trouve modifiée, conférant des angles d'incidence néfastes pour les foils. Si le point de traction s'exerce avec un angle â trop ouvert, la coque aura une tendance "cabreuse" et si le point de traction s'exerce avec un angle â trop fermé, la coque aura une tendance "enfourneuse".

Aussi, ces moyens 50 de triangulation comprennent une écoute 52 supplémentaire qui est, dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 5, connectée directement aux lignes avant 36 en un point U, par une des extrémités, ce point U étant situé au-dessus de la barre 38 de pilotage.

Cette écoute 52 est ensuite rapportée par son autre extrémité sur un taquet 54 coinceur, après passage à travers une poulie 56 de renvoi, dans le mode appliqué à une structure légère. Ainsi, en bordant ou en choquant plus ou moins l'écoute 52 arrière, on peut modifier l'angle p d'exercice de la traction et assurer un équilibrage de la coque dans le sens longitudinal. Si la coque se cabre la tension sur l'écoute 52 arrière augmente et celle sur la ligne principale de traction diminue, tendant à ramener la coque dans une position neutre. Si la coque enfourne, l'effet dynamique inverse se produit, ramenant la coque dans sa position neutre également.

Selon une variante représentée sur la figure 6, les deux extrémités de l'écoute 52 sont frappées chacune en un point V et W, le premier V à la proue et l'autre W à la poupe pour donner une indication générale. De fait, la poulie 56 de renvoi est solidarisée sur les lignes avant 36, directement et l'écoute 52 se positionne de façon équilibrée automatiquement en fonction des points V et W, en un point U d'équilibre, conduisant à une valeur donnée de l'angle p d'exercice de la traction. En complément, les points V et W peuvent être rapportés sur des rails orientés longitudinalement, si bien qu'il est alors possible de modifier les positions de ces points V et W de fixation et donc de modifier la position du point U d'équilibre, ce qui change la valeur de l'angle p d'exercice de la traction. De même, il serait possible de prévoir un agencement avec une possibilité supplémentaire et complémentaire de faire varier transversalement la position des points V et W, le point de traction se trouvant alors décalé au vent ou sous le vent. On comprend dès lors que pour l'utilisateur, il est possible d'ajuster l'équilibre de la coque dans le sens longitudinal.

Enfin, la coque est équipée de foils 20. Ces foils sont répartis en deux séries, foils avant latéraux et foil arrière. Les foils avant latéraux sont au nombre de deux, un foil bâbord 20B et un foil tribord 20T. Ces foils naissent sensiblement au droit du bordé de la coque 10 et présentent une géométrie courbe vers l'intérieur dans le mode de réalisation représenté. Les foils porteurs 20B et 20T supportent sensiblement 75% de la masse de la structure navigante, le solde étant supporté par le foil arrière. Ces foils peuvent être amovibles ou repliables comme montré sur les figures, le choix étant fonction des besoins.

De façon avantageuse, les foils avant 20B et 20T, sont escamotables, comme une dérive dans son puits de dérive avec une mise en saillie par action sur un bout dédié, ceci de façon connue. Ce mode de réalisation est pratique, simple fiable et peu couteux tout en conférant un maximum de résistance mécanique en navigation.

Ce mode de réalisation permet de bénéficier du seul tirant d'eau de la coque, qui est extrêmement limité, et qui permet donc un départ de la plage ou d'un lieu à très faible tirant d'eau. Le foil arrière 20A est avantageusement associé au safran 26. De façon perfectionnée, il est possible de prévoir un safran pivotant de façon à le descendre une fois atteinte la profondeur requise pour sa verticalisation. Ce safran est alors monté comme celui d'un dériveur. Une autre solution consiste à monter le safran, de façon coulissante, en translation verticale.

L'utilisation de la structure navigante selon la présente invention consiste à lancer l'aile 34 après que les lignes avant 36 ont été frappées sur le bordé de la coque 10 au point T, le synoptique étant représenté sur la figure 7. L'utilisateur peut donc faire avancer la coque en manipulant la réplique 46 de barre qui agit sur l'incidence et l'orientation de l'aile 34. Dès que la profondeur nécessaire est atteinte, les foils 20 avant et arrière, s'ils n'ont pas déjà été mis en position de travail, sont positionnés. Dès lors, l'utilisateur peut agir sur la réplique de barre pour faire travailler l'aile et augmenter son incidence de sorte à augmenter la traction.

La force exercée par l'aile 34 est reprise par la coque. On note que les foils 20 soulèvent la coque au-dessus de l'eau jusqu'à l'équilibre poids structure et force de soulèvement des foils. Le safran 26 est orienté grâce au palonnier 28 et aux deux blocs 30, 32 d'actionnement associés, commandés par le pilote ou par le passager suivant qu'il 15 y a la présence d'un passager à bord ou non. Le safran 26 commandé par le palonnier permet de diriger la coque 10 et la direction de déplacement tandis que la réplique 46 de barre permet de doser la puissance de traction. On note tout d'abord que les foils permettent un équilibre bâbord/tribord car le 20 couple de renversement transversal exercé par l'aile est compensé par les foils avant et le foil arrière, c'est-à-dire par le plan antidérive général de la structure navigante selon l'invention. Il reste à ajuster l'équilibre de la coque suivant l'axe longitudinal grâce aux moyens 50 de triangulation pour que la coque 10 présente un angle d'incidence 25 quasiment nul par rapport au plan d'eau. La coque est ainsi stabilisée en vol de façon dynamique.

Les effets du clapot sont supprimés lorsque la coque est sur foils et que la vitesse augmente car la surface mouillée est extrêmement limitée, donc la traînée est uniquement celle des foils. Le pilotage d'une telle structure navigante est ludique mais requiert un pilotage fin et les sensations sont extrêmement agréables tant en vitesse qu'en confort. La description du pilotage confirme, s'il en était besoin, que le pilotage ne requiert pas de force physique importante, pas de mise en oeuvre ultra sportive du corps du pilote et encore moins du passager. La stabilité de la structure est également un autre atout non négligeable 10 comparé à un dériveur. On constate que la coque peut être soumise du fait de sa forme planante à des "effets de sol" liés à la circulation de l'air sous la proue, ce qui peut créer une surpression et interférer avec les moyens 50 de triangulation. Aussi, suivant un perfectionnement aérodynamique de la présente invention, il est prévu 15 d'adjoindre à la coque un puits 58 d'équilibrage de pressions pour améliorer la stabilisation de la coque lorsqu'elle est sur foils. Ce puits permet de générer aussi une perturbation de l'écoulement sous la carène et donc de favoriser le dé jaugeage. De la même façon, il est prévu un safran pour le pilotage en direction car il s'agit 20 d'un moyen simple et pratique mais grâce aux moyens de triangulation qui a été décrit ci-avant, si le point de traction T est décalé longitudinalement, il est possible de piloter la structure en direction en abattant ou en lofant. En effet, soit l'écoute arrière est choquée, la force aérodynamique sera décalée vers l'avant et le pilote va abattre, soit l'écoute arrière est bordée et la force 25 aérodynamique est décalée vers l'arrière et le pilote va lofer. On a décrit le meilleur mode de réalisation avec des foils courbes mais il est possible de prévoir des foils droits sans modifier l'esprit et la portée de la présente invention.

De plus, la description de l'invention a été réalisée sur la base d'une structure légère mais elle aurait pu l'être pour une structure lourde sans modification sauf à dimensionner les moyens et à prévoir des moyens de traction et plus généralement de manoeuvre qui soient adaptés, notamment pour la traction.

Il a été prévu une seule ligne mais il est possible de prévoir des agencements à lignes multiples.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote comprenant une coque (10) avec une proue (12) et une poupe (14) et équipée de foils (20), une aile (34) de traction avec des lignes avant (36) et arrière (37), apte à être solidarisée à ladite coque par ses lignes avant (36) en un point T pour exercer une force de traction, et une barre (38) de pilotage de ladite aile, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (50) de triangulation de façon à stabiliser l'assiette longitudinale de ladite structure navigante.
2. 2. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (50) de triangulation comprennent une écoute (52), connectée par une extrémité directement aux lignes avant (36) en un point U, situé au-dessus de la barre (38) de pilotage, cette écoute passant à travers une poulie (56) de renvoi de façon à répartir la force en au moins deux points pour stabiliser la coque dans le sens longitudinal.
3. 3. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens (50) de triangulation comprennent une écoute (52), dont les deux extrémités sont frappées chacune en un point V et W, le premier V à la proue et l'autre W à la poupe, une poulie (56) de renvoi solidarisée sur les lignes (36) avant à travers laquelle passe ladite écoute (52).
4. 4. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote selon la revendication 3, caractérisée en ce que les points V et W peuvent être rapportés sur des rails orientés longitudinalement, de façon à pouvoir modifier la valeur de l'angle p d'exercice de la traction.
5. 5. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote selon la 25 revendication 4, caractérisée en ce que les points V et W peuvent être rapportés sur des rails orientés, de façon supplémentaire, transversalement.
6. 6. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les foils (20) comprennent deux foils avant (20B, 20T) et un foil arrière (20A).
7. 7. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote, selon l'une 5 quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (16) de commande directionnelle de la coque.
8. 8. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un siège (22) pour le pilote, orientable. 10
9. 9. Structure navigante manoeuvrée par au moins un pilote, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les foils (20B, 20T) sont escamotables.