FR3093989A1 - Navire de type Prao, sans angles d’envahissement, portant des réserves de flottabilité étanches aux angles de gîte critiques, lui conférant une stabilité de forme, lui permettant de se redresser naturellement. - Google Patents

Navire de type Prao, sans angles d’envahissement, portant des réserves de flottabilité étanches aux angles de gîte critiques, lui conférant une stabilité de forme, lui permettant de se redresser naturellement. Download PDF

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Abstract

Navire de type prao comportant un dispositif lui permettant de se redresser naturellement. L’invention concerne un tel navire présentant une configuration de type prao, comprenant une coque principale (1), un flotteur latéral (2), reliés par au moins un bras de liaison (3), caractérisé en ce qu’il possède un dispositif ,dimensionné et disposé de manière à répondre aux besoins, constitués de trois réserves de flottabilité dites « haute »(4), « basses »(7) et « latérale »(5)

Description

Navire de type Prao, sans angles d’envahissement, portant des réserves de flottabilité étanches aux angles de gîte critiques, lui conférant une stabilité de forme, lui permettant de se redresser naturellement.
L’invention concerne le domaine de la conception et de la fabrication des navires. Plus précisément, l’invention concerne les navires de type multicoque, et en particulier les navires de type prao, présentant par conséquent une configuration de type asymétrique.
Dans le domaine de l’invention, on distingue les bateaux multicoques des bateaux monocoques, les multicoques comprenant par définition plusieurs coques distinctes contrairement aux monocoques qui n’en comprennent qu’une.
Parmi les multicoques, on répertorie les bateaux de la façon suivante :
Les bateaux à deux coques asymétriques, désignés par le terme de « prao » ;
Les bateaux à deux coques symétriques, parmi lesquels les catamarans, les « swaths » ou encore les navires à effet de surface (NES) ;
Les bateaux à trois coques, présentant généralement une coque centrale principale et deux flotteurs latéraux reliés à la coque centrale par des bras de liaison, connus sous le nom de trimarans ;
Les bateaux à quatre coques, ou quadrimarans qui sont le plus souvent des navires à moteur à quatre coques fines identiques.
Les multicoques présentent notamment les avantages suivants :
Des performances supérieures aux monocoques, en particulier sous voile, ceci étant entre autre dû à la finesse des coques ou au déplacement réduit par l’absence de lest ;
Une grande surface de pont, avantageuse en particulier pour les navires à passagers ;
Une faible gîte ;
Un tirant d’eau plus faible lié à l’absence de quille
…
En revanche, les bateaux multicoques présentent plusieurs inconvénients parmi lesquels :
La complexité à redresser le bateau en cas de retournement lié au fait qu’il trouve une stabilité de forme lorsqu’il est à l’envers ;
La structure à plusieurs coques peut s’avérer complexe, et plus sollicitée en contraintes (dispersion des efforts et déformation) ;
La forte stabilité rend les multicoques plus sensibles aux sollicitations des vagues (accélération), ce qui peut les rendre très inconfortables ;
Les catamarans en particulier ont une forte stabilité initiale, celle-ci diminuant toutefois très rapidement passé un certain angle de gîte ;
L’espace habitable ou plus généralement aménageable dans les coques, est plus réduit que sur un monocoque équivalent.
Parmi les multicoques, les praos présentent certains avantages spécifiques, et notamment :
Une réduction des efforts de la structure qui permet un poids restreint par rapport à un catamaran ou un trimaran ;
De très bonnes performances par vent de travers, en particulier dans le cas de navigation flotteur au vent.
Il en résulte que les navires de type prao peuvent avantageusement être mis à profit dans le cadre de missions d’observation, de collectes de données scientifiques et environnementales, de surveillance, de contrôle, d’intervention, ou encore d’assistance.
En effet, les avantages des praos peuvent se traduire par des perspectives intéressantes en termes d’autonomie e de stabilité des équipements transportés (donc de la qualité des observations recueillies).
Pour de telles missions de surveillance, de contrôle, d’intervention, ou encore d’assistance, il reste toutefois à concevoir un prao dédié à ce type d’utilisation et dont les performances sont encore améliorées par rapport aux praos classiques.
Ceci est donc un objectif de l’invention.
Les documents WO03080423, GB2022519, EP15759837.6 décrivent de tels navires, de type prao, qui ne répondent pas à cet objectif.
Plus précisément, l’invention a pour objectif de proposer un navire de type prao, dépourvu d’angles d’envahissement, possédant des réserves de flottabilité étanches aux angles critiques de gîte, permettant d’éviter de rester en situation de chavirage, et ainsi d’effectuer des missions d’observation, de collectes de données scientifiques et environnementales, de surveillance, de contrôle, d’intervention ou d’assistance en particulier dans des mers houleuses.
L’invention a également pour objectif de fournir un tel navire qui permette d’exécuter des missions en autonomie et en sécurité en permettant au navire de ne jamais trouver de stabilité en cas de retournement.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints grâce à l’invention qui a pour objet un navire présentant une conception de type prao, comprenant une coque principale et un flotteur reliés par au moins un bras de liaison caractérisé en ce que :
Le flotteur latéral possède une réserve de flottabilité nette inférieure au déplacement total du navire ;
Au moins une structure étanche autoportante, que l’on nommera « réserve haute », constituant une réserve de flottabilité, est placée, selon une projection verticale, entre l’axe longitudinal de la coque principale et l’entraxe des coques du navire, à une hauteur calculée ;
La coque principale porte, en sa partie haute, une structure étanche, que l’on nommera « réserve latérale », pouvant être intégrée ou déportée, apte à apporter une réserve de flottabilité et s’étendant sur un plan horizontal du côté opposé au flotteur latéral ;
Une structure étanche, possédant une réserve de flottabilité nette supérieure au déplacement total du navire, que l’on nommera « réserve basse», est placée au-dessus du niveau des coques et située, selon une projection verticale entre l’axe longitudinal de la coque principale et celui du flotteur latéral, environ à équidistance de l’entraxe des coques du navire. Ladite structure pouvant être portée par n’importe lequel des éléments du navire (coque principale, flotteur latéral, bras de liaison) ;
Aucune des structures du navire ne possède d’angle d’envahissement ;
Une telle structure de prao selon l’invention confère au navire une courbe de stabilité notablement améliorée par rapport au prao de l’art antérieur.
En effet comme cela va être expliqué plus en détail par la suite, l’invention permet d’optimiser la « courbe de GZ » du navire en lui conférant une stabilité de forme, en utilisant le principe du bras de levier avec contrepoids constitué par le centre de gravité, et en accroît l’intérêt en particulier en ce qu’il peut se redresser en toute autonomie.
La « réserve latérale », liée à la coque principale, s’étend depuis la partie supérieure de la coque vers le côté opposé au flotteur judicieusement positionné au-dessus du niveau de l’eau. Il peut s’agir aussi bien d’un élargissement de ladite coque en sa partie haute que d’une structure autoportante reliée à la coque principale par un ou plusieurs éléments de liaison.
Ces structures peuvent en outre être uniquement dédiées à constituer une réserve de flottabilité ou bien, selon une solution avantageuse, une charge utile pour le navire, en offrant une capacité d’installation d’équipements supplémentaires. La « réserve haute » peut notamment être, selon une solution privilégiée, une voile rigide, construite dans un matériau apportant une réserve de flottabilité ou encore un mâtereau comportant un volume constituant une réserve de flottabilité et pouvant recevoir un équipement appartenant au groupe suivant :
Caméra thermique, optique ou thermographique
Antenne fixe ou volante
Radar
Caméra fixée ou volante
Système de localisation
Plateforme gyrostabilisée
Système d’identification automatique
Système anti collision
Base d’attache de drone captif ou volant
Système optronique
Système optoélectronique
Drone aérien associé à une base de drone captif ou volant
Ces structures confèrent au navire à la fois une réserve de flottabilité aux angles critiques de gîte, et un effet « bras de levier », le rendant incapable de trouver une stabilité en cas de retournement. Ainsi équipé, un navire selon l’invention peut être amené à réaliser des missions diverses et variées, avec ou sans personnel navigant, ceci dans des applications civiles (par exemple scientifiques), voire militaires.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d’un mode de réalisation préférentiel de l’invention, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
Les [Fig. 1] et [Fig. 2] sont des vues d’ensemble et en perspective de navires selon l’invention ;
Les [Fig. 3] et [Fig. 4] sont des vues arrières de navires selon l’invention, correspondant respectivement aux navires représentés par les [Fig. 1] et [Fig. 2];
Les [Fig. 5] et [Fig. 6] sont des courbes de « GZ », obtenues avec un navire selon l’invention correspondant au navire représenté par les [Fig. 1] et [Fig. 3], ayant une gîte respectivement sur bâbord puis tribord.
Les [Fig. 7] à [Fig. 12] sont des illustrations du navire représenté sur les [Fig. 1] et [Fig. 3], et de son « GZ », à certains angles critiques de gîte ;
Sur ces figures sont représentés le centre de gravité 10, le centre de carène 11, le poids 12, la poussée d’Archimède 13, la ligne d’eau 14, et le bras de levier GZ 15.
En référence aux [Fig. 1 ] à [Fig. 4], un navire selon l’invention présente une configuration de type prao, et comprend une coque principale 1 et un flotteur 2 reliés par au moins un bras de liaison 3.
Selon le principe de l’invention, le navire porte une structure autoportante 4, constituant la réserve de flottabilité haute, positionnée, selon une projection verticale, entre l’axe de la coque principale 1 et l’entraxe des coques 1 et 2, et pouvant être fixé par un ou plusieurs éléments de liaison 6. De plus, ladite structure peut offrir, ou non, une capacité d’installation d’équipement supplémentaire par exemple un mâtereau ([Fig. 1] et [Fig. 3]) ou une voile rigide ([Fig. 2] et [Fig. 4]). Un navire selon l’invention peut aussi bien avoir sa coque principale sur bâbord ([Fig. 1] et [Fig. 3]) ou sur tribord ([Fig. 2] et [Fig. 4]).
Un volume, constituant la réserve de flottabilité latérale 5, est positionné au niveau supérieur de la coque principale 1, et s’étend du côté opposé au flotteur latéral 2. Cette structure pouvant être intégrée à la coque elle-même comme dans l’exemple des [Fig. 1] et [Fig. 3] ou déportée et reliée par un ou plusieurs éléments de liaison 9 comme dans l’exemple des [Fig. 2] et [Fig. 4].
Une structure constituant la réserve de flottabilité basse 7, est située au-dessus du niveau des coques 1 et 2 et, selon une projection verticale, entre les axes longitudinaux de la coque principale 1 et du flotteur latéral 2, proche de l’entraxe des coques du navire et portée par n’importe lequel des éléments constituants le navire comme un bras de liaison 3 ou encore reliés par des éléments de liaisons qui lui sont propres 8.
Ainsi équipé, un navire selon l’invention possède une courbe de stabilité (GZ) optimisée par rapport aux navires de l’art ancestral ;
En effet, à chaque angle critique de gîte, une réserve de flottabilité, judicieusement positionnée selon l’invention, entre en contact avec l’eau éloignant le centre de carène du centre de gravité, augmentant ainsi le bras de levier et donc le couple de redressement du navire. Cela se traduit par une augmentation positive de la courbe de GZ [Fig. 5] [Fig. 6]).
Ainsi un navire ayant son flotteur latéral 2 situé à tribord tel que sur les [Fig. 1] et [Fig. 3], présente une courbe de stabilité positive quel que soit l’angle de gîte, que ça soit sur bâbord [Fig. 5] ou sur tribord [Fig. 6];
La [Fig. 7] illustre par exemple le cas où ce navire gîte par 50° bâbord. On observe que la réserve de flottabilité latérale entre en contact de l’eau et ainsi que le centre de carène se déplace vers elle en s’éloignant du centre de gravité et donc en augmentant le « GZ »,
La [Fig. 8] illustre ce même navire atteignant un angle de gîte sur bâbord de 100°, la réserve haute entre à son tour au contact de l’eau éloignant alors davantage le centre de carène vers bâbord et augmentant considérablement le couple de redressement,
La [Fig. 9] montre ce même navire atteignant une gîte de 140° sur bâbord, la réserve basse vient à son tour au contact de l’eau, déplaçant le centre de carène, et préservant ainsi une stabilité positive,
La [Fig. 10] montre ce même navire ayant maintenant une gîte de 90° sur tribord ; le flotteur latéral, ayant une réserve de flottabilité nette inférieure au déplacement total du navire, s’enfonce dans l’eau, la réserve basse vient au contact de celle-ci. Le centre de carène se trouve alors nettement déplacé sur tribord au lieu de passer sous le centre de gravité. Ainsi le couple de redressement « GZ » reste positif,
La [Fig. 11] illustre le moment où la réserve haute entre à son tour dans l’eau vers 115° tribord, déplaçant de nouveau le centre de carène du navire, lui permettant de conserver encore une stabilité positive.
La [Fig. 12] illustre la situation où le navire est totalement retourné à 180°. La réserve de flottabilité basse, étant supérieure au déplacement total du navire, elle le maintien hors de l’eau rendant le navire totalement instable du fait que le centre de carène se trouve sous le centre de gravité.
Les différents éléments du navire (coque, flotteur, structures constituants les réserves de flottabilité, bras de liaisons) peuvent être réalisés en un matériau composite, avec des structures en sandwich, réalisées à l’aide d’un procédé par infusion.
La structure en sandwich comprend :
de la fibre de verre et de carbone ;
une matrice (résine époxy) ;
une âme en mousse PVC.
La construction de la coque et du flotteur peut être obtenue à l’aide de moules mâles ou femelles.
Les volumes constituants les réserves de flottabilité sont obtenus soit par une structure totalement étanche soit par un matériau dont la densité constitue une réserve de flottabilité tel que mousse PVC, polystyrène extrudé mousse polyuréthane…
Le navire présente en outre les équipements suivants
une dérive ;
une hélice ;
un safran.
A titre indicatif, le navire peut présenter les dimensions suivantes :
longueur hors tout : coque principale : 19,81m ;
longueur de la flottaison de la coque principale : 17,7m ;
largeur hors tout de la coque principale : 1,37m ;
largeur de flottaison de la coque principale : 0,82m ;
longueur hors tout du flotteur : 9,58m ;
longueur de flottaison du flotteur : 6m ;
largeur hors tout du flotteur : 0,63m ;
largeur de flottaison du flotteur : 0,56m ;
largeur hors tout du navire : 5,17m ;
entraxe coque flotteur : 4m ;
creux de coque : 420mm ;
surface mouillée : environ 15m²
immersion (TPc, « tonnes per centimeter immersion ») : 0,112 tonne/cm.

Claims (6)

  1. Navire présentant une configuration de type prao, comprenant une coque principale (1) et un flotteur (2) reliés par au moins un bras de liaison (3), caractérisé en ce qu’il possède un dispositif, constitué de trois réserves de flottabilité dites ; haute (4), latérale (5), et basse, (7) placé et dimensionné de manière à répondre aux besoins de la mission, et que l’ensemble de ces éléments ne possède pas d’angle d’envahissement.
  2. Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve étanche de flottabilité, dite haute (4), s’étend depuis n’importe lequel des éléments du bateau (1, 2, 3…), vers une extrémité supérieure libre positionnée, selon une projection verticale, entre l’axe longitudinal de la coque principale et l’entraxe des deux coques.
  3. Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve étanche de flottabilité, dite latérale (5), s’étend depuis la partie supérieure de la coque principale (1) vers le côté opposé au flotteur latéral (2).
  4. Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la réserve étanche de flottabilité, dite basse (7), est placée au-dessus du niveau des coques (1 et 2) et, selon une projection verticale, proche de l’entraxe des deux coques.
  5. Navire selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la réserve dite basse (7) possède une réserve de flottabilité nette supérieure au déplacement total du navire.
  6. Navire selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le flotteur latéral (2) possède une réserve de flottabilité nette inférieure au déplacement total du navire
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