La présente invention concerne un profil aérodynamique en forme d'aile d'avion pour tout dispositif à portance ou à propulsion vélique. Dans le domaine de la navigation, cette propulsion est assurée par une ou plusieurs voiles faites de toile tendue. Plus récemment fut étudiée la voile dite épaisse du type aile d'avion dont les performances sont supérieures à la voile simple. Ces recherches ont fait l'objet de nombreuses réalisations que l'on peut regrouper en deux catégories. Toile double, hissée sur un espar et tendue par des lattes ou cambers maintenant la forme d'un profil épais. Peau en matériaux de synthèse rigide maintenue en forme par des cambers. Ces deux techniques présentent chacune quelques inconvénients. En effet, la supériorité de l'aile sur la voile classique n'est vraie que si le profil aérodynamique choisi est assuré sur toute la surface de l'aile. Pour les toiles tendues le contrôle du profil est très difficile même en ajoutant une pression interne par gonflage. Le profil n'est pas rigoureusement respecté entre les lattes ou cambers. De plus les inconvénients d'efforts de tension de la voile classique persistent. Il faut en effet tendre fortement la toile pour conserver au mieux le profil choisi.The present invention relates to an aerodynamic profile in the form of an airplane wing for any device with lift or propulsion. In the field of navigation, this propulsion is provided by one or more sails made of stretched canvas. More recently, the so-called thick wing of the airplane wing type has been studied, which performs better than the single sail. This research has been the subject of many achievements that can be grouped into two categories. Canvas double, hoisted on a spar and stretched by slats or cambers now shaped like a thick profile. Skin made of rigid synthetic materials kept in shape by cambers. These two techniques each have some disadvantages. Indeed, the superiority of the wing on the classic sail is true only if the chosen airfoil is ensured on the entire surface of the wing. For stretched fabrics the control of the profile is very difficult even by adding an internal pressure by inflation. The profile is not rigorously respected between the slats or cambers. In addition, the drawbacks of tension forces of the conventional sail persist. It is indeed necessary to strongly tend the canvas to retain the best chosen profile.
Pour les ailes rigides, se sont des ensembles mécaniques extrêmement complexes et d'un coût de fabrication limitant l'usage à la haute compétition.(exemple : l'aile des bateaux de la coupe de l'América AC 45 et AC 72) De plus ce type d'aile ne permet pas la réduction de la surface de voilure impérative pour les navires de croisière. Enfin pour ces deux types d'aile l'augmentation de poids par rapport à une simple voile due aux éléments rigides assurant le maintient du profil, reste un inconvénient majeur.For the rigid wings, are extremely complex mechanical assemblies and a manufacturing cost limiting the use to the high competition (example: the wing of the boats of the cup of America AC 45 and AC 72) the more this type of wing does not allow the reduction of the imperial sail area for cruise ships. Finally for these two types of wing the weight increase compared to a simple sail due to the rigid elements ensuring the maintenance of the profile, remains a major drawback.
Le dispositif selon l'invention permet de palier à ces inconvénients. Il s'agit d'une enveloppe étanche à l'air dont la mise en forme est obtenue par gonflage. Elle comprend : une partie externe étanche à l'air composée d'une toile ou de fils non tissés, enduits d'une matière souple telle que résine élastomère polyuréthane assurant l'étanchéité. Une partie interne composée de filaments ou fils reliant les deux faces de l'aile. Ces fils de liaison, selon la technologie de fabrication utilisée, pourront faire partie intégrante des fils composant le tissu de l'enveloppe, ou bien être liés à la trame de l'enveloppe par couture ou collage. La longueur et l'orientation de ces fils internes définissent la distance entre les deux faces et donc l'épaisseur du profil en chaque point de liaison. L'aile pourra être réalisée à l'aide d'une seule membrane repliée sur le bord de fuite. Les fils reliant les deux faces de l'aile pourront être indifféremment perpendiculaires à l'axe du profil ou bien agencés radialement de manière à conserver une orientation perpendiculaire à la membrane externe. Ces fils pourront être indifféremment isolés ou reliés entre eux sous forme de nappe avec ou sans renforts transversaux.On peut ainsi garantir le respect du profil aérodynamique sur l'ensemble de la surface de l'aile sans l'usage de lattes, cambers et autres éléments rigides.The device according to the invention overcomes these disadvantages. It is an airtight envelope whose shaping is obtained by inflation. It comprises: an outer airtight part consisting of a web or nonwoven son, coated with a flexible material such as polyurethane elastomer resin sealing. An inner part composed of filaments or son connecting the two faces of the wing. These son of connection, depending on the manufacturing technology used, may be an integral part of the son constituting the fabric of the envelope, or be linked to the frame of the envelope by sewing or gluing. The length and orientation of these internal wires define the distance between the two faces and therefore the thickness of the profile at each point of connection. The wing can be made using a single membrane folded over the trailing edge. The son connecting the two faces of the wing may be indifferently perpendicular to the axis of the profile or arranged radially so as to maintain an orientation perpendicular to the outer membrane. These son can be indifferently isolated or interconnected in the form of a sheet with or without transverse reinforcements.On can thus ensure the respect of the aerodynamic profile on the entire surface of the wing without the use of slats, cambers and other rigid elements.
L'aile pourra être hissée sur un espar type mât-aile tournant. La partie avant de l'aile appelée bord d'attaque sera alors exempte de fils de liaison et sans pression de gonflage, le mât assurant la mise en forme et la rigidité de cette partie.Un simple bout de chaque coté du mât permettra de créer une cambrure entre le mât et la partie gonflée de l'aile, et ainsi générer un profil asymétrique à l'aile, ce qui en augmente l'efficacité. La cambrure du profil pourra aussi être obtenue par l'ajout d'un second profil relié au premier par quelques points de liaison. L'angulation de celui-ci par rapport au premier assurant la cambrure du profil total. Dans une autre configuration, l'aile sera hissée sur le mât par les moyens classiques type coulisseaux et glissières.The wing can be hoisted on a spar type mast-wing turning. The front part of the wing called leading edge will then be free of connecting son and without inflation pressure, the mast ensuring the shaping and rigidity of this part.A simple end on each side of the mast will create a camber between the mast and the inflated portion of the wing, and thus generate an asymmetrical profile to the wing, which increases the efficiency. The camber of the profile can also be obtained by adding a second profile connected to the first by a few connection points. The angulation of the latter relative to the first ensuring the camber of the total profile. In another configuration, the wing will be hoisted on the mast by conventional means slides and slides.
La présente invention, permet de cumuler bon nombre des avantages des techniques existantes sans leurs inconvénients. L'efficacité du profil en aile d'avion par rapport à la voile simple : le rapport coefficient de portance sur coefficient de traînée est nettement supérieur, l'angle d'incidence est plus faible, apportant une meilleur remontée au vent, une force propulsive mieux orientée vers l'avant, une diminution de la gîte pour un navire. On a ainsi pour un profil aile un angle d'incidence de 10 à 15 ° contre 30 ° pour un ensemble mât grand voile et foc et un coefficient de traînée divisé par 3 ou 4. Le profil aérodynamique selon l'invention est autoportant, il ne nécessite donc pas d'efforts importants sur le gréement comme une voile classique maintenue sous forte tension par au moins trois points de traction. La surface de voilure en avant de l'axe du mât permet de compenser en partie les efforts de tension sur les écoutes. La simplicité des réglages facilite l'accès à la navigation au plus grand nombre.The present invention makes it possible to combine many of the advantages of the existing techniques without their disadvantages. The efficiency of the airfoil profile compared to the single sail: the coefficient of lift ratio on drag coefficient is significantly higher, the angle of incidence is lower, providing a better return to the wind, a propulsive force better oriented forward, a decrease in the shelter for a ship. Thus, for a wing profile, there is an angle of incidence of 10 to 15 ° against 30 ° for a mainsail and jib assembly and a drag coefficient divided by 3 or 4. The aerodynamic profile according to the invention is self-supporting. therefore does not require significant effort on the rig like a conventional sail maintained under high tension by at least three points of traction. The sail surface in front of the axis of the mast makes it possible to partially compensate for the tension forces on the sheets. The simplicity of the settings facilitates access to navigation for as many people as possible.
L'absence de haubans permet la rotation totale de l'ensemble de l'aile qui peut alors travailler en flux laminaire jusqu'aux allures portantes. La présente invention permet de prévoir la réduction de la surface de voilure en cloisonnant le volume de l'aile en au moins deux parties qui pourront être indépendamment mises en forme par gonflage. Le profil aile selon l'invention pourra être utilisé comme flotteur en cas de chavirage dans une application à la navigation.The absence of shrouds allows the total rotation of the entire wing which can then work in laminar flow up to the gaits. The present invention makes it possible to provide for the reduction of the wing area by partitioning the volume of the wing into at least two parts which can be independently shaped by inflation. The wing profile according to the invention may be used as a float in case of capsize in an application to navigation.
Les dessins en annexes illustrent l'invention, figure 1, 2 et 3. La figure 1 illustre la composition de l'aile selon l'invention et met en évidence la simplicité de la conception. L'enveloppe (1) est mise en forme par gonflage d'air suivant un profil défini par la longueur des fils (2) représentés ici par des traits discontinus. Cette conception permet de réaliser tout type de profil tout en garantissant le respect des formes sur toute la surface de l'aile. L'enveloppe (1) pourra être composée d'une trame tissée ou non. Les figures 2 et 3 illustrent quelques exemples de réalisations possibles. Mât tournant enveloppé dans une partie de l'enveloppe sans fils transversaux (fig 2), avec angulation (6 ° dans l'exemple) de la partie gonflée par rapport à ce mât afin d'obtenir un profil asymétrique. Le profil créé dans cet exemple, possède des caractéristiques aérodynamiques proches du profil NACA 23012. Autre configuration (fig 3) où deux profils sont liés et orientables entre eux. L'aile selon l'invention peut être réalisée artisanalement. Des fils rigides sont tendus entre deux pièces parallèles ayant la forme du profil, moins les 15 % du bord d'attaque mis en forme par un mât profilé. L'écartement entre ces deux pièces correspond à la hauteur du profil. La hauteur totale peut être divisée en tronçons qui seront assemblés ultérieurement par collage. Des nappes de fils sont glissées alternativement entre chaque face. Un tissu de faible grammage étanche à l'air type toile à spi, viendra réaliser la couche externe par collage. Sur l'arrière du profil (dit bord de fuite), la distance entre les deux faces devient nulle, celles-ci sont alors cousues entre elles. Enfin, les dessus et dessous du profil seront réalisés par collage et couture de pièces de toile enduite. Dans la pièce formant le dessous ou fond du profil, seront implantés les embouts de gonflage et les soupapes assurant le dégonflage et la sécurité de surpression. L'aile peut être aussi réalisée par couture des fils sur les deux faces de toile, l'étanchéité sera alors réalisée par projection de résine type élastomère. Ces réalisations sont adaptées à la faible pression interne de gonflage de l'ordre de 50 à 100 mbar La mise en fabrication industrielle pourra être envisagée soit en mécanisant la technique ici décrite soit en adaptant les techniques de tissage trois dimensions réservées actuellement à la réalisation d'éléments de structure à bords parallèles. La présente invention est principalement destinée à la propulsion vélique d'une embarcation. Ces caractéristiques de simplicité et d'efficacité pourraient intéresser aussi bien la navigation de plaisance que des navires de fort tonnage en complément de leur propulsion à moteur. Elle peut être utilisée pour d'autres usages tels qu'une aile de traction type Kite surf, cerf-volant, ou bien aile pour engins volants motorisés ou non motorisés. Enfin, la présente invention permet de réaliser des pales pour éoliennes à axe vertical. 30The drawings in appendices illustrate the invention, FIGS. 1, 2 and 3. FIG. 1 illustrates the composition of the wing according to the invention and highlights the simplicity of the design. The envelope (1) is shaped by air inflation in a profile defined by the length of the son (2) here represented by broken lines. This design allows for any type of profile while ensuring the respect of shapes on the entire surface of the wing. The envelope (1) may be composed of a woven fabric or not. Figures 2 and 3 illustrate some examples of possible achievements. Rotating mast wrapped in a portion of the envelope without transverse threads (FIG. 2), with angulation (6 ° in the example) of the part inflated with respect to this mast in order to obtain an asymmetrical profile. The profile created in this example, has aerodynamic characteristics close to the NACA 23012 profile. Another configuration (fig 3) where two profiles are linked and orientable between them. The wing according to the invention can be made by hand. Rigid yarns are stretched between two parallel pieces having the shape of the profile, minus the 15% of the leading edge shaped by a profiled mast. The spacing between these two parts corresponds to the height of the profile. The total height can be divided into sections that will be assembled later by gluing. Plies of threads are slid alternately between each face. A low weight fabric air-tight type spinnaker cloth, will come to realize the outer layer by gluing. On the back of the profile (so-called trailing edge), the distance between the two faces becomes zero, they are then sewn together. Finally, the top and bottom of the profile will be made by gluing and sewing pieces of coated fabric. In the part forming the bottom or bottom of the profile, will be implanted the inflation tips and the valves for deflation and safety overpressure. The wing can also be made by sewing the son on both sides of canvas, the seal will then be made by spraying resin type elastomer. These embodiments are adapted to the low internal inflation pressure of the order of 50 to 100 mbar. Industrial manufacturing can be envisaged either by mechanizing the technique described here or by adapting the three-dimensional weaving techniques currently reserved for the production of structure elements with parallel edges. The present invention is primarily intended for the propulsion of a sailing vessel. These characteristics of simplicity and efficiency could interest both pleasure boating and large vessels in addition to their motor propulsion. It can be used for other uses such as a kite surfing kite, kite, or wing for motorized or non-motorized flying machines. Finally, the present invention makes blades for vertical axis wind turbines. 30