FR3093497A1 - Immersion regulation foil without moving parts. - Google Patents
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Abstract
FOIL A REGULATION D’IMMERSION SANS PIECES MOBILES L'invention concerne un foil destiné à être utilisé comme moyen d'appui hydrodynamique d'appoint ou principal pour un véhicule aquatique propulsé à la force du vent, d’un moteur, ou la force musculaire. Ce foil est capable de réguler sa profondeur d’immersion sans aucune pièce mobile grâce à des canaux faisant communiquer la surface de son mât à l’extrados d’au moins une de ses surfaces actives. La régulation en immersion d’un foil selon l’invention peut être induite par une variation de la portance de sa surface porteuse principale, une variation de la portance de la surface horizontale de son empennage, ou une combinaison des deux. Un foil selon l’invention est particulièrement destiné à être utilisé en complément d'un cerf-volant de traction dans le cadre d'une activité de loisir sportif. Figure pour l'abrégé : Fig.4FOIL WITH IMMERSION REGULATION WITHOUT MOVABLE PARTS The invention relates to a foil intended to be used as an auxiliary or main hydrodynamic support means for a water vehicle propelled by the force of the wind, of an engine, or of muscular force. . This foil is able to regulate its immersion depth without any moving part thanks to channels communicating the surface of its mast with the upper surface of at least one of its active surfaces. The submersion regulation of a foil according to the invention can be induced by a variation in the lift of its main bearing surface, a variation in the lift of the horizontal surface of its tail, or a combination of both. A foil according to the invention is particularly intended to be used in addition to a traction kite in the context of a sporting leisure activity. Figure for the abstract: Fig. 4
Description
La présente invention s'applique aux ailes immergées, ou « hydrofoils » que nous appellerons ici simplement « Foils », et en particulier à la régulation de leur profondeur d’immersion. Les foils sont utilisés comme moyen d'appui hydrodynamique d'appoint ou principal d’une embarcation et présentent généralement un profil et une incidence par rapport au flux liquide adaptés à créer une force soulevant tout ou partie de la carène au-dessus du niveau de l’eau, diminuant ainsi drastiquement la trainée. Ils peuvent équiper des embarcations à moteur ou à voile de toutes tailles, y-compris des planches tractées par cerf-volant ou « kitesurfs ». En adaptant leur inclinaison dans un plan perpendiculaire à la trajectoire, ils peuvent aussi équilibrer des forces transversales comme les effets centrifuges ou la composante latérale de la traction d’un cerf-volant. La maîtrise de leur profondeur d’immersion reste cependant un problème épineux.The present invention applies to submerged wings, or “hydrofoils” which we will call here simply “Foils”, and in particular to the regulation of their depth of immersion. The foils are used as a means of auxiliary or main hydrodynamic support for a boat and generally have a profile and an incidence in relation to the liquid flow adapted to create a force lifting all or part of the hull above the level of water, thus drastically reducing drag. They can equip motor or sailing boats of all sizes, including boards towed by kites or “kitesurfs”. By adapting their inclination in a plane perpendicular to the trajectory, they can also balance transverse forces such as centrifugal effects or the lateral component of the traction of a kite. However, controlling their depth of immersion remains a thorny problem.
Etat de la techniqueState of the art
Il existe plusieurs moyens de réguler la profondeur d’immersion des foils.There are several ways to regulate the depth of immersion of the foils.
Certains foils dits « perceurs » ont leur surface porteuse qui traverse l’interface air-eau et la simple variation de la surface immergée assure la régulation en immersion. Ce type de foil présente l’inconvénient d’aspirer de l’air vers le bas le long de son intrados selon un phénomène appelé « ventilation » qui provoque de brusques pertes de portance.Some so-called "piercing" foils have their bearing surface which crosses the air-water interface and the simple variation of the submerged surface ensures regulation in immersion. This type of foil has the disadvantage of sucking air down along its lower surface according to a phenomenon called "ventilation" which causes sudden losses of lift.
En revanche, les foils dits « non-perceurs » ont leur surface porteuse entièrement immergée et sont reliés à l’embarcation par des « mâts » profilés qui n’ont pas de rôle porteur. De nombreux brevets comme par exemple le US 20120325135 A1 illustrent des foils de ce type dont l'asservissement en immersion se fait avec l'aide d'un flotteur ou palpeur en appui sur la surface de l'eau associé à une tringlerie agissant sur l’incidence du foil lui-même ou d’une surface de contrôle secondaire. L’utilisation de ce type de foils est limitée à des conditions d’état de surface de l’eau relativement calme car la régulation devient erratique dans les vagues ou même le clapot à haute vitesse.On the other hand, the so-called “non-piercing” foils have their supporting surface completely submerged and are connected to the boat by profiled “masts” which have no supporting role. Many patents, such as US 20120325135 A1, for example, illustrate foils of this type whose immersion control is done with the help of a float or feeler resting on the surface of the water associated with a linkage acting on the incidence of the foil itself or of a secondary control surface. The use of this type of foils is limited to relatively calm water surface conditions because regulation becomes erratic in waves or even choppy water at high speeds.
Il existe des variantes de ces foils qui sont régulés par des mécanisme motorisés et pilotés par de l’électronique comme dans le brevet US 3156209 A.There are variants of these foils which are regulated by motorized mechanisms and controlled by electronics as in US patent 3156209 A.
Des foils entièrement immergés et asservis en immersion par une prise de pression statique ont été réalisés. Le brevet DE 2313644 en illustre un exemple. Ce type d'asservissement présente l'avantage de bien fonctionner à haute vitesse et de ne pas être affecté par le clapot. Pour une utilisation en environnement marin côtier, l'inconvénient de ce type de foil est sa fragilité et complexité du réglage.Foils fully submerged and enslaved in immersion by a static pressure tap have been made. Patent DE 2313644 illustrates an example. This type of servo system has the advantage of working well at high speed and not being affected by choppy water. For use in coastal marine environment, the disadvantage of this type of foil is its fragility and complexity of adjustment.
Le brevet US 3221698 A décrit un foil dont la profondeur est régulée en partie par une ventilation motorisée des extrados via des petits trous ménagés dans la surface du foil. Cette invention implique la mise en œuvre de pompes à air motorisées et de systèmes d’asservissement compliqués qui ne sont pas adaptés à de petites embarcations.US patent 3221698 A describes a foil whose depth is partly regulated by motorized ventilation of the extrados via small holes made in the surface of the foil. This invention involves the implementation of motorized air pumps and complicated servo systems that are not suitable for small boats.
Le brevet US 5653189 décrit un foil dont la portance est régulée par ventilation de l’extrados via les bras qui le relient à l’embarcation, cette ventilation étant régulée par différents moyens mécaniques motorisés ou non.US patent 5653189 describes a foil whose lift is regulated by ventilation of the upper surface via the arms that connect it to the boat, this ventilation being regulated by various mechanical means, motorized or not.
Le brevet US 3335687 A décrit un foil dont la portance est bridée par un système de prise de pression sensiblement situé en milieu d’extrados et contrôlant un flux d’air vers le bord d‘attaque.US patent 3335687 A describes a foil whose lift is limited by a pressure tap system substantially located in the middle of the upper surface and controlling an air flow towards the leading edge.
Ce système vise surtout à lisser les variations de portance, mais la régulation n’est pas corrélée à la profondeur d’immersion.This system aims above all to smooth the variations in lift, but the regulation is not correlated to the depth of immersion.
Certains foils sont munis d’un empennage muni d’un plan horizontal, comme les avions auxquels ils ressemblent. Ils sont souvent associés à des planches de « surf », de « kitesurf » ou de « wakeboard ».Some foils are equipped with a tail equipped with a horizontal plane, like the planes they resemble. They are often associated with "surf", "kitesurf" or "wakeboard" boards.
Sur un avion, le centre de gravité est placé par conception devant la résultante de portance de l’aile pour avoir en permanence un effet « à piquer ». Le plan horizontal de l’empennage a une portance dirigée vers le bas et est muni d’une gouverne de profondeur mobile qui module son effet « à cabrer ».On an airplane, the center of gravity is placed by design in front of the lift resultant of the wing to permanently have a "nose-down" effect. The horizontal plane of the empennage has a lift directed downwards and is equipped with a mobile elevator which modulates its effect "to pitch up".
Par contraste, ces foils en forme d’avion sont dépourvus de toute partie mobile, la régulation en tangage s’obtient aussi par ajustement de l’antagonisme entre l’effet « à piquer » du poids et l’effet « à cabrer » de l’empennage, mais cette fois, c’est le poids qui régule dynamiquement l’ensemble par déplacement du centre de gravité du pilote. Ce principe requiert de la part du pilote une dextérité qui limite la pratique à des personnes expérimentées, surtout à grande vitesse.In contrast, these airplane-shaped foils have no moving parts, pitch regulation is also obtained by adjusting the antagonism between the "nose-down" effect of the weight and the "pitch-up" effect of the the empennage, but this time it is the weight that dynamically regulates the assembly by shifting the pilot's center of gravity. This principle requires from the pilot a dexterity which limits the practice to experienced people, especially at high speed.
La présente invention est un foil de préférence « non-perceur » dont la profondeur d’immersion est régulée passivement par ventilation de l’extrados d’au moins une surface hydro-dynamiquement active au moyen de canaux reliant différents trous pratiqués dans ledit extrados (ouïes de ventilation) à des trous pratiqués en différents points le long du mât qui relie le foil à l’embarcation (ouïes d’aspiration).The present invention is a preferably "non-piercing" foil whose immersion depth is passively regulated by ventilation of the extrados of at least one hydrodynamically active surface by means of channels connecting different holes made in said extrados ( ventilation openings) to holes made at different points along the mast which connects the foil to the boat (suction openings).
Cette surface peut être l’extrados de l’aile porteuse du foil ou l’extrados de la surface horizontale de l’empennage du foil s’il en est pourvu, voir éventuellement les deux.This surface can be the extrados of the wing carrying the foil or the extrados of the horizontal surface of the tailplane of the foil if it is provided with it, possibly even both.
On sait que l’extrados d’un profil se déplaçant avec un angle d’incidence adapté dans un fluide est soumis à une forte dépression. En reliant par des canaux la surface de l’extrados avec la surface du mât, on crée au niveau des orifices débouchant sur le mât un effet de succion.We know that the upper surface of a profile moving with a suitable angle of incidence in a fluid is subjected to a strong depression. By connecting the surface of the extrados with the surface of the mast via channels, a suction effect is created at the level of the openings opening onto the mast.
Lorsque les orifices situés le long du mât sont immergés, cela provoque une circulation d’eau en direction de l’extrados de la surface active. Cela diminue la dépression d’extrados, mais de façon limitée à cause des pertes de charges liées aux frottements visqueux de l’eau sur les parois des canaux.When the holes located along the mast are submerged, this causes a circulation of water towards the extrados of the active surface. This reduces the extrados depression, but in a limited way because of the pressure losses linked to the viscous friction of the water on the walls of the channels.
En revanche, lorsque ces orifices situés le long du mat sont émergés, c’est de l’air qui est alors aspiré et finit par émerger au niveau des orifices de la surface active. La dépression chute alors fortement, entraînant une chute immédiate de la portance de cette surface active.On the other hand, when these orifices located along the mast are emerged, it is air which is then sucked in and ends up emerging at the level of the orifices of the active surface. The depression then drops sharply, resulting in an immediate drop in the lift of this active surface.
En distribuant les orifices le long du mât à des altitudes différentes, on peut créer un effet de ventilation progressif de nature à créer une régulation en immersion du foil sans avoir recours à un pilote expert, des pièces mobiles, des capteurs ou actuateurs hydrauliques, électriques, etc…By distributing the holes along the mast at different altitudes, we can create a progressive ventilation effect such as to create a regulation in immersion of the foil without having to resort to an expert pilot, moving parts, sensors or hydraulic, electric actuators , etc.
En effet, à mesure que le foil se rapproche de l’interface air-eau (et que donc la carène de l’embarcation s’élève par rapport à l’eau), de plus en plus d’orifices sur le mât aspirent de l’air, augmentant le flux de bulles au niveau de l’extrados de la (ou des) surface(s) active(s), provoquant soit :Indeed, as the foil gets closer to the air-water interface (and therefore the hull of the boat rises in relation to the water), more and more holes on the mast suck in the air, increasing the flow of bubbles at the level of the extrados of the active surface(s), causing either:
-Une perte de portance de l’aile principale et donc une ré-immersion par simple effet gravitaire (le poids reprends le dessus en quelque-sorte).-A loss of lift on the main wing and therefore a re-immersion by simple gravity effect (the weight regains the upper hand in a way).
-Une perte de portance au niveau de la surface horizontale de l’empennage qui crée une tendance « à piquer » selon un fonctionnement analogue à celui d’un empennage d’avion.-A loss of lift at the level of the horizontal surface of the empennage which creates a tendency to “pitch” according to an operation similar to that of an airplane tail.
-Une combinaison des deux effets ci-dessus si les extrados de l’aile principale et du plan horizontal de l’empennage sont tous deux connectés au mât par des canaux.-A combination of the above two effects if the upper surface of the main wing and the horizontal plane of the empennage are both connected to the mast by channels.
Au contraire, à mesure que le foil se rapproche de l’interface air-eau (et que la carène de l’embarcation se rapproche de l’eau), de plus en plus d’orifices sur le mât aspirent de l’eau, diminuant le flux de bulles au niveau de l’extrados de la (ou des) surface(s) active(s), provoquant un effet inverse à ceux décrits ci-dessus.On the contrary, as the foil gets closer to the air-water interface (and the hull of the boat gets closer to the water), more and more holes on the mast suck in water, decreasing the flow of bubbles at the level of the extrados of the active surface(s), causing an effect opposite to those described above.
En assumant une position fixe du centre de gravité (pilote immobile par rapport à l’embarcation par exemple), le foil trouve une profondeur d’immersion d’équilibre et tend à y revenir malgré d’éventuelles perturbations.By assuming a fixed position of the center of gravity (pilot immobile in relation to the boat for example), the foil finds an equilibrium immersion depth and tends to return to it despite any disturbances.
Cet effet autorégulateur est obtenu au prix d’une légère perte de performance du foil puisqu’il implique un flux minimum de bulles sur la ou les surfaces actives, entraînant aussi de la traînée et une portance légèrement diminuée ; toutefois, le gain en sécurité passive rend ce compromis particulièrement enviable.This self-regulating effect is obtained at the cost of a slight loss of performance of the foil since it involves a minimum flow of bubbles on the active surface(s), also resulting in drag and a slightly reduced lift; however, the gain in passive safety makes this compromise particularly enviable.
Un foil selon l'invention a l'avantage d'avoir un encombrement réduit propice à une utilisation côtière sportive ou de loisir, par exemple en complément d'une planche de kitesurf (planche tractée par cerf-volant), sous un dériveur, ou toute autre embarcation où l’on souhaite que le gain de performance lié au foil ne se fasse pas au détriment d’une certaine facilité de pilotage.A foil according to the invention has the advantage of having a reduced size conducive to coastal sports or leisure use, for example in addition to a kitesurf board (board towed by a kite), under a dinghy, or any other boat where it is desired that the performance gain linked to the foil does not come at the expense of a certain ease of piloting.
Un foil selon l'invention peut posséder un profil asymétrique le rendant performant, c’est-à-dire produisant beaucoup de portance et peu de trainée, ou alors un profil symétrique moins performant, mais apte à fonctionner dans les deux sens pour des embarcations amphidromiques.A foil according to the invention can have an asymmetrical profile making it efficient, that is to say producing a lot of lift and little drag, or else a symmetrical profile that is less efficient, but capable of operating in both directions for boats amphidromic.
Un foil selon l’invention peut être équipé d’un empennage type « avion » facilitant son équilibre en tangage, avec l’extrados de la surface horizontale de l’empennage et/ou l’extrados de l’aile muni(s) de points de ventilationA foil according to the invention can be equipped with an "aeroplane" type empennage facilitating its balance in pitch, with the extrados of the horizontal surface of the empennage and/or the extrados of the wing provided with ventilation points
Il est à noter que sur les empennages de ce type, la surface horizontale présente un extrados dirigé vers le bas, et fonctionne donc en antagonisme avec l’aile.It should be noted that on empennages of this type, the horizontal surface has an extrados directed downwards, and therefore works in antagonism with the wing.
Un foil selon l’invention peut être équipé de deux surfaces porteuses munies sur leur extrados de points de ventilation, l’une étant située à une extrémité longitudinale, et l’autre situé à l’extrémité opposée de l’embarcation. La double régulation en immersion se traduit alors par une régulation d’ensemble en tangage.A foil according to the invention can be equipped with two carrying surfaces provided on their extrados with ventilation points, one being located at one longitudinal end, and the other located at the opposite end of the boat. The double regulation in immersion then results in an overall regulation in pitch.
Un foil selon l’invention peut être utilisé sur des embarcations de toutes tailles et équipés de tous types de motorisations dès lors que la perte d’efficacité liée à la ventilation quasi-permanente de l’extrados est suffisamment compensée par le gain en simplicité et en fiabilité.A foil according to the invention can be used on boats of all sizes and equipped with all types of motorizations since the loss of efficiency linked to the almost permanent ventilation of the extrados is sufficiently compensated by the gain in simplicity and in reliability.
Brève description des figuresBrief description of figures
Figure 1a : vue en coupe d'un foil monodirectionnel selon l'invention fortement immergé.Figure 1a: sectional view of a one-way foil according to the invention deeply immersed.
Figure 1b : vue en coupe d'un foil monodirectionnel selon l'invention faiblement immergé.Figure 1b: sectional view of a slightly submerged monodirectional foil according to the invention.
Vue en perspective d'un foil monodirectionnel selon l'inventionPerspective view of a monodirectional foil according to the invention
Vue en perspective d'un foil bidirectionnel selon l'inventionPerspective view of a bidirectional foil according to the invention
Vue en perspective d’une variante de foil selon l’invention pourvue d’un empennage type « avion ».Perspective view of a variant of foil according to the invention provided with an “aircraft” type empennage.
Figure 5a, 5b : vues de profil d’un foil selon l'invention ayant respectivement une attitude à piquer et une attitude à cabrer.Figure 5a, 5b: profile views of a foil according to the invention having respectively a pitch-down attitude and a nose-up attitude.
Figure 6a, 6b : vues partielles de profil d'une embarcation munie de deux foils selon l'invention ayant respectivement une attitude à piquer et une attitude à cabrer.Figure 6a, 6b: partial profile views of a craft provided with two foils according to the invention having respectively a pitch-down attitude and a nose-up attitude.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
Afin de faciliter la description de l’invention qui suit, on utilisera les termes désignant les rotations telles que « lacet », « roulis » et « tangage » dans le repère habituel du bateau pour le foil.In order to facilitate the description of the invention which follows, we will use the terms designating the rotations such as "yaw", "roll" and "pitch" in the usual reference of the boat for the foil.
- Le « tangage » est une rotation d’axe horizontal perpendiculaire à l’avancement.The "pitch" is a rotation with a horizontal axis perpendicular to the advancement.
- Le terme de « surface porteuse » désigne un corps profilé et allongé destiné à créer une force hydrodynamique s’opposant au poids de l’embarcation et aux éventuelles forces horizontales latérales telles que mais non limitées à l’effet centrifuge ou la force de traction d’un cerf-volant.The term "bearing surface" designates a profiled and elongated body intended to create a hydrodynamic force opposing the weight of the boat and any lateral horizontal forces such as but not limited to the centrifugal effect or the pulling force of 'a kite.
- L’ « avant » caractérise une position amont dans l’écoulement de l'eau ; l’ « arrière » caractérise une position aval dans l’écoulement de l'eau le long du foil.The "front" characterizes an upstream position in the flow of water; the "rear" characterizes a downstream position in the flow of water along the foil.
- L'adjectif « longitudinal » se rapporte à l'axe de l'avancement (50) ; ce dernier présentant au maximum un angle de 20 degrés avec une corde d'une surface porteuse, correspondant à l'avancement du foil en mode non-décroché.The adjective "longitudinal" refers to the axis of advancement (50); the latter having a maximum angle of 20 degrees with a chord of a carrier surface, corresponding to the advancement of the foil in unhooked mode.
- L’« extrados » d’un profil porteur désigne sa surface qui subit un effort de dépression sous l’effet d’un écoulement de fluide, par opposition à l’intrados qui subit un effort de pression.The "extrados" of a load-bearing profile designates its surface which undergoes a pressure force under the effect of a fluid flow, as opposed to the intrados which undergoes a pressure force.
- L’adjectif « amphidromique » désigne la capacité du foil à changer d'amure en inversant l’avant et l’arrière, tout en gardant le même coté d’intrados.The adjective "amphidromic" refers to the ability of the foil to change tack by reversing the front and rear, while keeping the same side of the intrados.
Selon un mode de réalisation simple de la présente invention (figure 1a), un foil est constitué d’une surface porteuse (2) reliée à une embarcation (3) par un mât (1). Ledit mât est percé sur sa hauteur de trous (4) reliés à des trous (5) présents sur l’extrados de la surface porteuse (2) par des canaux internes représentés en pointillés.According to a simple embodiment of the present invention (Figure 1a), a foil consists of a carrier surface (2) connected to a boat (3) by a mast (1). Said mast is pierced on its height with holes (4) connected to holes (5) present on the extrados of the bearing surface (2) by internal channels shown in dotted lines.
Se déplaçant dans la direction (50), la surface porteuse (2) présente une dépression sur son extrados (orienté ici vers le haut) ; dépression qui se propage par les trous (5) jusqu’aux trous (4) par des canaux internes. Il se présente alors deux cas pour un trou (4) donné : soit il est sous l’eau et il aspire alors de l’eau, ou bien il est au-dessus du niveau de l’eau (8) et aspire alors de l’air.Moving in the direction (50), the carrier surface (2) has a depression on its upper surface (oriented here upwards); depression which propagates through the holes (5) to the holes (4) by internal channels. There are then two cases for a given hole (4): either it is under water and then sucks up water, or else it is above the water level (8) and then sucks the air.
La formule donnant la perte de charge linéique d’un fluide dans un conduit implique qu’un plus grand débit existera dans les canaux reliés à l’air grâce à sa plus faible viscosité que celle de l’eau. Il en résulte que la perte de dépression en extrados due aux trous et canaux sera plus forte si une plus grande proportion d’air est aspirée.The formula giving the linear head loss of a fluid in a conduit implies that a greater flow will exist in the channels connected to the air thanks to its lower viscosity than that of water. As a result, the loss of depression on the extrados due to the holes and channels will be greater if a greater proportion of air is sucked in.
Dans une configuration identique (figure 1b), un foil selon l’invention est présenté plus fortement immergé relativement au niveau de l’eau (8) que sur la figure 1a. Un plus grand nombre de trous (4) se retrouvent donc au-dessus de la surface de l’eau (8).In an identical configuration (figure 1b), a foil according to the invention is shown more strongly submerged relative to the level of the water (8) than in figure 1a. A greater number of holes (4) are therefore found above the surface of the water (8).
De ce qui précède, on comprend que dans la configuration de la figure 1b, l’air est aspiré par un plus grand nombre de trous (4) et ressort par les trous (5) créant un sillage de bulles (7) plus important, mais surtout réduisant la portance (6) de la surface porteuse (2).From the foregoing, it is understood that in the configuration of FIG. 1b, the air is sucked in by a greater number of holes (4) and comes out through the holes (5) creating a larger wake of bubbles (7), but above all reducing the lift (6) of the bearing surface (2).
Les figures 1a et 1b, illustrent donc l’antagonisme vertueux qui régule le niveau d’immersion d’un foil selon l’invention : à vitesse constante, plus le foil est immergé, plus la portance de sa surface porteuse (2) augmente, ce qui fait remonter le foil et inversement, plus le foil est émergé, plus la portance de sa surface porteuse (2) diminue, ce qui fait replonger le foil.Figures 1a and 1b therefore illustrate the virtuous antagonism which regulates the level of immersion of a foil according to the invention: at constant speed, the more the foil is immersed, the more the lift of its bearing surface (2) increases, which raises the foil and vice versa, the more the foil is emerged, the more the lift of its bearing surface (2) decreases, which causes the foil to dive again.
La configuration d’un foil selon l’invention présentée sur les figures 1a et 1b est montrée en perspective sur la figure 2.The configuration of a foil according to the invention presented in Figures 1a and 1b is shown in perspective in Figure 2.
Une déclinaison amphidromique d’un foil selon l’invention est montrée en perspective (figure 3). Dans ce cas, la surface porteuse (2) présente un profil symétrique apte à se déplacer dans un sens (50) mais aussi éventuellement dans l’autre sens (51) dans la mesure où son angle d’incidence est adapté en conséquence par un moyen quelconque.An amphidromic variation of a foil according to the invention is shown in perspective (figure 3). In this case, the carrier surface (2) has a symmetrical profile capable of moving in one direction (50) but also possibly in the other direction (51) insofar as its angle of incidence is adapted accordingly by a any means.
Dans une version plus élaborée présentée en perspective (figure 4), un foil selon l’invention est muni d’un empennage (10) type « avion » relié au mât (1) par un corps (9). Dans cette configuration, le plan horizontal de l’empennage a une portance de sens opposé à celui de l’aile. Ici, l’extrados du plan horizontal est donc orienté vers le bas et en conséquence, les trous de sortie de l’air (11) sont situés sur sa sous-face.In a more elaborate version presented in perspective (figure 4), a foil according to the invention is provided with an “aircraft” type empennage (10) connected to the mast (1) by a body (9). In this configuration, the horizontal plane of the empennage has a lift in the opposite direction to that of the wing. Here, the extrados of the horizontal plane is therefore oriented downwards and consequently the air outlet holes (11) are located on its underside.
Les figures 5a et 5b montrent comment le plan horizontal (10) régule le tangage de l’embarcation (3) par variation de sa portance ; seulement, tandis que dans un avion, cette variation est obtenue par le mouvement de tout ou partie du plan horizontal, ici la variation de portance est obtenue par ventilation (7) de son extrados.Figures 5a and 5b show how the horizontal plane (10) regulates the pitch of the boat (3) by varying its lift; only, while in an airplane, this variation is obtained by the movement of all or part of the horizontal plane, here the lift variation is obtained by ventilation (7) of its upper surface.
Lorsque le foil selon l’invention dans sa configuration type « avion » se trouve fortement immergé (Figure 5a), peu d’air aspiré par les trous (4) ressort par les trous (11) et la portance du plan horizontal est forte. La somme des moments (52) induits par le poids (54), la portance de l’aile (55) et la portance du plan horizontal (56) est orienté dans un sens « à cabrer », c’est-à-dire qu’elle a tendance à dévier la trajectoire du foil et de l’embarcation vers le haut.When the foil according to the invention in its "aircraft" type configuration is deeply immersed (Figure 5a), little air sucked in through the holes (4) comes out through the holes (11) and the lift of the horizontal plane is strong. The sum of the moments (52) induced by the weight (54), the lift of the wing (55) and the lift of the horizontal plane (56) is oriented in a "pitch up" direction, i.e. that it tends to deflect the trajectory of the foil and the boat upwards.
Lorsque le foil selon l’invention dans sa configuration type « avion » se trouve fortement émergé (Figure 5b), une grande quantité d’air est aspirée par les trous (4) ressort par les trous (11) et la portance du plan horizontal est faible. La somme des moments (53) induits par le poids (54), la portance de l’aile (55) et la portance du plan horizontal (56) est orienté dans un sens « à piquer », c’est-à-dire qu’elle a tendance à dévier la trajectoire du foil et de l’embarcation vers le bas.When the foil according to the invention in its "aircraft" type configuration is strongly emerged (Figure 5b), a large quantity of air is sucked in through the holes (4) and emerges through the holes (11) and the lift of the horizontal plane is weak. The sum of the moments (53) induced by the weight (54), the lift of the wing (55) and the lift of the horizontal plane (56) is oriented in a "nose down" direction, i.e. that it tends to deflect the trajectory of the foil and the boat downwards.
Pour que la variation de portance du plan horizontal (10) de l’empennage puisse faire passer le moment résultant d’une action « à cabrer » à une action « à piquer », il est souhaitable que la résultante du poids soit placée dans une position qui tend à maintenir sensiblement le milieu du mât (1) au niveau de l’eau (8) lorsque l’embarcation (3) a une vitesse constante et une assiette horizontale.In order for the variation in lift of the horizontal plane (10) of the empennage to be able to change the moment resulting from a "nose-up" action to a "nose-down" action, it is desirable that the resultant of the weight be placed in a position which tends to maintain substantially the middle of the mast (1) at water level (8) when the boat (3) has a constant speed and a horizontal trim.
On comprend de ce qui précède qu’un foil selon l’invention dans sa configuration type « avion » présente l’avantage de réguler son immersion par effet sur le tangage sans aucune pièce mobile ou nécessité de déplacer de façon dynamique la résultante du poids qui doit être simplement maintenue à une position adaptée permettant cette régulation.It is understood from the above that a foil according to the invention in its "aircraft" type configuration has the advantage of regulating its immersion by effect on the pitch without any moving part or the need to dynamically move the resultant of the weight which must simply be maintained in a suitable position allowing this regulation.
La configuration du foil selon l’invention présentée aux figures 1a, 1b, 2 et 3 peut être doublée dans le sens longitudinal sous l’embarcation (3) de manière à ce qu’elle soit munie d’un foil en « avant » et un foil en « arrière »The configuration of the foil according to the invention shown in Figures 1a, 1b, 2 and 3 can be doubled in the longitudinal direction under the boat (3) so that it is provided with a foil "forward" and a foil at the "back"
Lorsque l’embarcation a tendance à piquer (figure 6a), le foil avant se retrouve plus fortement immergé que le foil arrière induisant par effet de l’invention une portance (56) plus forte que la portance (57) du foil « arrière ». Cela crée un moment « à cabrer » (52) qui tend à empêcher la carène de l’embarcation de retoucher l’eau.When the boat tends to pitch down (FIG. 6a), the front foil finds itself more strongly submerged than the rear foil, inducing by effect of the invention a lift (56) greater than the lift (57) of the "rear" foil . This creates a “pitch up” moment (52) which tends to prevent the bottom of the boat from touching the water.
Inversement, lorsque l’embarcation a tendance à cabrer (figure 6b), le foil avant se retrouve plus faiblement immergé que le foil arrière induisant par effet de l’invention une portance (57) plus faible que la portance (56) du foil « arrière ». Cela crée un moment « à piquer » (53) qui tend à empêcher les surfaces porteuses des foils de sortir de l’eau.Conversely, when the boat has a tendency to pitch up (FIG. 6b), the forward foil finds itself more weakly submerged than the rear foil, inducing by effect of the invention a lift (57) lower than the lift (56) of the foil " back ". This creates a “nose down” moment (53) which tends to prevent the bearing surfaces of the foils from coming out of the water.
L’absence de pièce mobiles rend l’invention particulièrement adaptée à des embarcations légères se voulant fiables et simples à manœuvrer.The absence of moving parts makes the invention particularly suitable for light boats that want to be reliable and easy to maneuver.
Les configurations d'un foil selon l'invention peuvent différer des modes de réalisation décrits ci-dessus dans la mesure où ils appartiennent encore aux revendications ci-dessous.The configurations of a foil according to the invention may differ from the embodiments described above insofar as they still belong to the claims below.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1902378A FR3093497A1 (en) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | Immersion regulation foil without moving parts. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1902378 | 2019-03-08 | ||
| FR1902378A FR3093497A1 (en) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | Immersion regulation foil without moving parts. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3093497A1 true FR3093497A1 (en) | 2020-09-11 |
Family
ID=67956881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1902378A Withdrawn FR3093497A1 (en) | 2019-03-08 | 2019-03-08 | Immersion regulation foil without moving parts. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3093497A1 (en) |
Citations (9)
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-
2019
- 2019-03-08 FR FR1902378A patent/FR3093497A1/en not_active Withdrawn
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