WO1984001137A1 - Dispositif d'hydroptere stabilise par empennage et vehicule nautique muni de ce dispositif - Google Patents
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Definitions
- the present invention 'relates to a hydroptèr device (also called hydrofoil) to tail, intended to be u- sed on fast watercraft. It also extends to nautical vehicles fitted with this device.
- hydrofoils is a technique increasingly used on fast boats, motor or sail, to improve their performance beyond a certain
- the tail is in front of the main bearing surface in the direction of forward movement of the boat.
- Figure 1 is a side view, in elevation, of a device according to the invention.
- Figure 2 is a horizontal projection view. The figure shows an alternative embodiment.
- Figure 4 is a perspective view of an assembly comprising two tail units associated with the same main surface.
- Figure 5 shows an embodiment of the art culation of the main load-bearing surface fuselage and tail assembly.
- FIG. 6 is a view of a boat comprising three devices — FIG. 1.
- FIG. 1 comprises a main bearing surface 3 which will be called hereinafter "main plane", it being understood that said surface may have a shape different from that of a plane and be for example a biplane, a front horizontal stabilizer 4 and a fuselage 5 connecting the two load-bearing elements.
- main plane which will be called hereinafter "main plane"
- front horizontal stabilizer 4 and a fuselage 5 connecting the two load-bearing elements.
- the empennage is located at a certain height 6 above the main plane 3.
- the assembly is articulated by the hinge pin 2 on a profiled strut 1 which supports a nautical craft, boat for example.
- the articulation axis of the mobile assembly can be carried by several struts, the mobile assembly can have one or more main bearing planes, and one or more empennages carried by one or more fuselages.
- FIG. 4 shows an example in which the main plane 3 is linked to two fuselages 5 each comprising a tail unit 4 and articulated respectively in 2 on ja - hes of force 1 supporting the boat.
- the axes of articulation 2 are aligned.
- These assemblies can be lifted or folded for maneuvering at low speeds. They can also play the role of rudder or rudder, and be integrated with the propellant cable: for example propeller carried by the rear assembly ç_ which also acts as rudder, its strut 1 then being mobile in rotation around d 'a vertical axis.
Abstract
Dispositif d'hydroptère supporté par une jambe de force (1) et constitué par un ensemble mobile articulé selon un axe (2) et composé d'un plan porteur principal (3) et d'un empennage (4) reliés par un fuselage (5), cet empennage étant décalé dans le plan vertical par rapport au plan porteur principal. Cet empennage procure une stabilité naturelle à l'ensemble et permet en particulier de stabiliser le plan porteur principal à une profondeur d'immersion déterminée par le décalage (6). Ce type d'hydroptère est applicable à tous les véhicules nautiques rapides.
Description
Dispositif d'hydroptère stabilisé par empennage et véhic le nautique muni de ce dispositif.
La présente invention 'concerne un dispositif d'hydroptèr (dénommé aussi hydrofoil) à empennage, destiné à être u- tilisé sur des véhicules nautiques rapides. Elle s'étend aussi aux véhicules nautiques munis de ce dispositif. L'usage d'hydroptères est une technique de plus en plus utilisée sur les bateaux rapides, à moteur ou à voile, pour améliorer leurs performances au-delà d'une certaine
10 vitesse, en remplaçant la portance d'origine hydrostati¬ que par la portance hydrodynamique d'un système d'ailes immergées.
Deux types principaux sont actuellement utilisés :
- Les hydroptères dans lesquels les surfaces portantes "15. principales, généralement inclinées par rapport à la sur¬ face de l'eau ne sont qu'en partie immergées et traver¬ sent la surface,
- Les hydroptères dans lesquels les surfaces portantes sont complètement immergées en fonctionnement normal.
20 Le premier type a l'avantage de pouvoir conduire à des configurations où le véhicule marin est naturellement stable par rapport à la surface de l'eau. Par contre, il a l'inconvénient d'avoir une trainée plus forte que le deuxième type.
Le deuxième type par contre n'a pas de stabilité naturel¬ le et doit être piloté en permanence. Des bateaux utili¬ sant ce type d'hydroptère sont actuellement stabilisés par un système de pilote automatique agissant sur des gouvernes par l'intermédiaire de vérins hydrauliques. Ce qui conduit à un système cher, lourd et compliqué.
La présente invention porte sur un système d'hydroptère s'apparentant au deuxième type, mais agencé pour présen¬ ter une stabilité naturelle et une régulation automatique de la profondeur d'immersion sans l'intervention d'un système de pilotage.
Selon une caractéristique de l'invention, la surface por¬ tante principale, qui est complètement immergée en fonc¬ tionnement,à- une certaine hauteur au—dessous de la s*urfa- ce, est combinée avec un empennage ou surface portante auxiliaire, qui est surélevé par rapport à la surface por¬ tante principale, de manière à venir en émersion quand le système se soulève et alors que la surface principale est encore complètement immergée. La diminution de la -portance exercée sur l'empennage entraîne alors une diminution de l'incidence de la surface principale et une diminution corrélative de sa portance, de sorte que le système tend à s'immerger davantage.
Inversement, si le sytème tend à s'enfoncer, la portance sur l'empennage augmente, ce qui entraîne l'augmentation de l'incidence de la surface principale et, corrélative¬ ment, une remontée du système, de sorte qu'il y a finale¬ ment une stabilisation.
De préférence l'empennage est en avant de la surface por- tante principale dans le sens d'avancement du bateau.
Il est déjà connu par le brevet néerlandais N"0 34.042 d'associer une surface portante auxiliaire à inclinaison commandée et une surface portante principale, mais dans
OMPI
la disposition connue, contrairement à l'invention, la surface auxiliaire est à un niveau inférieur à celui de la surface portante principale, de sorte que l'effet de stabilisation automatique procuré par l'invention ne peut 'être obtenu.
Le dessin annexé donné à titre d'exemple représente des modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une vue de profil, en élévation, d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 en est une vue en projection horizontale. La figure montre une variante de réalisation. La figure 4 est une vue en perspective d'un ensemble comporta deux empennages associés à une même surface princ pale. La figure 5 montre une réalisation de l'art culation de l'ensemble surface portante principal fuselage et empennage. La figure 6 est une perspe tive d'un bateau comportant trois dispositifs- sel la figure 1 .
Le mode de réalisation représenté sur la figure 1 compor te une surface portante principale 3 que l'on appellera ci-après "plan principal" étant entendu que ladite surfa ce peut avoir une forme différente de celle d'un plan et être par exemple un biplan, un empennage horizontal avant 4 et un fuselage 5 reliant les deux éléments porteurs.
L'empennage est situé à une certaine hauteur 6 au-dessus du plan principal 3. L'ensemble est articulé par l'axe d'articulation 2 sur une jambe de force profilée 1 qui supporte un engin nautique, bateau par exemple.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
En immersion profonde en dessous de la surface de l'eau
9 et en avançant dans le sens de la flèche 8, l'ensemble
3-4-5 se place par pivotement autour de l'axe
nière que le plan principal 3 prenne une certaine inci¬ dence 7 qui est stable, à la condition que l'axe d'arti¬ culation 2 ait été placé en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble 3-4-5» Cet angle d'incidence 7 est fonction du braquage de l'empennage avant qui peut soit avoir été prédéterminé, soit être réglé en cours de navigation (par exemple par l'intermédiaire d'une commande à câble sous gaine souple). Lorsque le bateau accélère et que la por¬ tance devient suffisante pour le soulever, l'ensemble mobile se rapproche de la surface. L'empennage avant, du fait du décalage en hauteur 6 par rapport au plan porteur principal, se rapproche de la surface en premier. Sa por¬ tance décroit alors par effet de surface alors que la por tance du plan principal 3 reste inchangée, ce qui entraîn une réduction de l'incidence d'équilibre 7 et par suite une réduction de la portance de l'ensemble mobile. L'en¬ semble hydroptère se stabilise alors à une profondeur d'immersion telle que l'empennage soit proche de la sur¬ face de l'eau, et le plan porteur principal à une pro- fondeur fonction du décalage 6, assurant ainsi un bon rendemen .
Dans la variante de l'invention représentée par la figure 3, on retrouve les mêmes éléments : jambe de force 1 , axe d'articulation 2, plan porteur principal 3. empennage 4, fuselage 5. La seule différence est que l'empennage est placé en arrière du plan principal par rapport au sens d'avancement 8. L'empennage est encore décalé en hauteur (décalage 6) par rapport au plan porteur principa
Le fonctionnement est semblable à celui de l'invention de base, la condition de stabilité étant par contre obtenue à la condition que l'axe d'articulation 2 soit en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble mobile dépourvu de son empennage. Le calage angulaire de celui-ci par rappor au fuselage 5 est tel que la portance propre de l'empenna ge soit dirigé vers le bas, alors qu'elle est dirigée ver
le haut dans le cas de la figure 1.
D'autres variantes de l'invention de base peuvent être réalisées tout en conservant le même principe de fonc¬ tionnement par action stabilisatrice d'empennageset régulation de la profondeur d'immersion par effet de sur ace sur les empennages.
Par exemple, l'axe d'articulation de l'ensemble mobile pe être porté par plusieurs jambes de force, l'ensemble mobi le peut avoir un ou plusieurs plans porteurs principaux, et un ou plusieurs empennages portés par un ou plusieurs fuselages.
La figure 4 montre un exemple dans lequel le plan princi¬ pal 3 est lié à deux fuselages 5 comportant chacun un empennage 4 et articulés respectivement en 2 sur des ja - hes de force 1 soutenant le bateau. Les axes d'articula¬ tion 2 sont alignés.
De cette figure 4 on peut d'ailleurs déduire une autre réalisation dans laquelle le plan principal 3. solidaire des fuselages 5 portant les empennages 4, serait articulé su une jambe de force unique placée entre les fuselages 5.
Pour assurer un fonctionnement correct de l'invention, il peut être nécessaire de limiter par des butées méca¬ niques le débattement de l'ensemble mobile par rapport à la jambe de force associée.
De même, il pourra être utile d'amortir les mouvements de l'ensemble mobile par l'usage d'amortisseurs de dé¬ battement.
La figure 5 montre un exemple de réalisation d'une telle liaison entre la jambe de force 1 et le fuselage 5 de l'ensemble mobile. L'axe d'articulation 2 est équipé de butées de débattement 10 et d'un amortisseur hydraulique
L'invention sous ses différentes formes est applicable à tous les véhicules marins rapides, à voile ou à mo¬ teur (notamment vedettes rapides, voiliers multicoques, planches à voiles).
Elles peut servir soit à en délester en partie le poids, soit à les supporter totalement ce qui nécessite alors un minimum de trois ensembles indépendants. La figure 6 montre un exemple d'application sur vedette rapide uti¬ lisant trois ensembles porteurs a, b, £, réalisés selon la figure 1 .
Ces ensembles peuvent être relevables ou repliables pou la manoeuvre à basses vitesses. Ils peuvent aussi jouer rôle de dérive ou gouvernail, et être intégrés avec l'e ble propulsif : par exemple hélice portée par l'ensembl arrière ç_ qui fait-aussi office de gouvernail, sa jambe de force 1 étant alors mobile en rotation autour d'un axe vertical.
Claims
1 . Dispositif d'hydroptère comprenant un support (1) le reliant à un engin nautique, une surface portante principale (3) et un empennage (4) relié à ladite sur¬ face portante, l'ensemble de la surface principale et
5 de l'empennage étant articulé selon un axe (2) sur le support, caractérisé par le fait que l'empennage est surélevé d'une hauteur (6) par rapport à la surface portante principale de manière qu'en cas de remontée du disposi-
•|0 tif l'empennage vienne en surface alors que la surface principale reste immergée.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'empennage est placé en avant de la surface por¬ tante principale, le foyer hydrodynamique de l'ensemble 5 surface principale, fuselage, empennage étant en arrière de l'axe d'articulation (2) dudit ensemble.
3. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'empennage, calé pour avoir une portance néga¬ tive, est placé en. arrière de la surface portante prin- 0 cipale, l'axe d'articulation (2) étant en avant du foyer hydrodynamique de l'ensemble susdit, supposé dépourvu de son empennage.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'articulation (2) est associée à 5 des butées limitant les débattements.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'articulation (2) est associée à un amortisseur.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, 0 caractérisé en ce qu'une même surface portante principa¬ le est associée à au moins deux fuselages portant chacun
-giTRËX OMPI - -
un empennage surélevé (figure 4)
7. Véhicule nautique caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ou plusieurs dispositifs selon l'une des revendi¬ cations précédentes.
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