WO1990008689A1 - Multicoque ou engin a voile a configuration variable - Google Patents

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WO1990008689A1
WO1990008689A1 PCT/FR1990/000066 FR9000066W WO9008689A1 WO 1990008689 A1 WO1990008689 A1 WO 1990008689A1 FR 9000066 W FR9000066 W FR 9000066W WO 9008689 A1 WO9008689 A1 WO 9008689A1
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WO
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lever
orientation
bearing elements
sailing
load
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Application number
PCT/FR1990/000066
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English (en)
Inventor
Paul Brouzes
Original Assignee
Paul Brouzes
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Paul Brouzes filed Critical Paul Brouzes
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63B—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; EQUIPMENT FOR SHIPPING 
    • B63B1/00—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils
    • B63B1/02—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement
    • B63B1/10—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls
    • B63B1/12—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly
    • B63B1/125—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving lift mainly from water displacement with multiple hulls the hulls being interconnected rigidly comprising more than two hulls

Definitions

  • the invention relates to a multihull, but the original provisions are valid for all sailing craft on hulls, floats, carrier planes, skates or wheels (hydrofoil, sand yacht, or ice chariot ).
  • the load-bearing elements are arranged in a triangle, orientable and fixed by articulations to the connection structure.
  • the rear hull can be different from the other two and include a habitable cabin.
  • the best performance of sailing boats is most often obtained with multihulls. These have better stability for the same weight or for the same size.
  • Traditional sails which are oriented by pivoting around a mast or a shroud induce, during the adjustments, a torque of deviation from the heading.
  • 2098137 the sails, amphidromes, receive the wind always on the same side.
  • the navigation is amphidrome, like on a prao.
  • the sail is placed downwind, while it is downwind for the others.
  • the concept common to this series of patents concerns the distance of the sail with respect to the main hull or the fin and, consequently, that of the resultants of wind thrust and hull drag. At the bearing winds these two forces make a fairly small angle with the direction followed, which reduces the deflection torque with respect to the heading and improves the road stability.
  • the common defect in these provisions which is the corollary, concerns the impossibility of turning into the wind, and the poor ability to navigate upwind.
  • the first claim applies to a sailing machine, in particular a multihull, having 3 load-bearing elements arranged in a triangle and fixed by articulations to the connecting structure.
  • the original arrangements include, fa time, a longitudinal plane of symmetry, two load-bearing elements arranged at the front, in the case of nautical craft a fin placed substantially in the center with a pivot axis located in the plane of symmetry, their independent pivoting up to 45 degrees on either side of the plane of symmetry, and the fixing of the base of the main sail substantially in the plane of symmetry. Consequently, the sails are oriented mainly by acting on the pivoting of the floats and the central fin, independently of each other. Not only are windward transfers possible, but they are easier to make than with conventional arrangements.
  • the angle r of the structure of deflection between both tacks is only half of that required with a conventional vessel (approximately 30 ° relative to the wind as shown in Figure 3, instead of 60 °).
  • the center of thrust of the sail and that of the drift are roughly on the same vertical, which considerably reduces the couples of deviation compared to the heading, and allows the navigation with close in the optimal conditions, contrary to the cited patents .
  • the sails which do not pivot on the structure are oriented with the latter thanks to the orientation of the floats. There is no need to adjust tapping.
  • two floats are arranged downwind while the third forms counterweight which improves stability.
  • the drift drive comprises a substantially vertical pivot axis, in front of its surface center, an elastic articulation adjustable on the orientation lever, and a heading indicator fixed on a connecting rod driven by an axis. arranged on the drift orientation lever, according to length ratios such that the angle of rotation of the heading indicator is substantially 3/2 of that of the drift orientation lever, this ratio being adjustable by moving the support.
  • the offset of the drift plane behind its axis causes a reaction proportional to the lateral thrust of the wind on the slewing lever. This constitutes a sensitive drift command in the case of manual piloting.
  • the effort felt on the lever encourages to reduce the risk of overturning under strong gusts of wind by momentarily bending the direction.
  • it is the elastic articulation which allows the reduction of the incidence of drift under gusts, when the forces are too great, which reduces the risk of overturning.
  • the link between the orientation of the drift and a heading indicator allows the drift angle to be automatically taken into account.
  • the deviation of the load-bearing elements relative to the axis of the structure depends on the direction of the wind relative to the heading.
  • an incidence of the drift plane is achieved from 0 ° to the downwind (floats parallel to the structure), up to around 10 ° upwind (deviation of around 20 ° for the drift plan and 30 ° for load-bearing elements). Intermediate values are proportional. Navigation is made easier by this correction.
  • the compass can advantageously be placed on the heading indicator.
  • the rear carrier element is piloted by a safety device involving reactions due to the lateral thrust of the wind. It includes a adjustable elastic element fixed on the heading axis and connected to the connecting rod driven by the movements of the drift plane.
  • the heading is adjusted by acting on the orientation of the drift and by checking the heading indicator which rotates correlatively.
  • a separate lever, connected to the heading axis by the elastic element, makes it possible to pivot the structure and thus the incidence of the sail, while maintaining the heading.
  • a variant of the piloting device acts on the orientation of each of the load-bearing elements by means of a plate displaced on an arc of a circle in the direction of the heading and pivoting on its axis according to the rotation control and to axes on this plateau which materialize the orientations that the load-bearing elements must take.
  • the number and arrangement of load-bearing elements can be arbitrary. Thanks to this device, the load-bearing elements are oriented so that they are always tangent to concentric arcs. Advancement resistance is minimal. This also makes it possible to act on the orientation of independent bearing elements as a function, on the one hand, of the heading and, on the other hand, of the desired incidence for the sail. This complex maneuver would be difficult in sea movements without this assistance. Indeed, in the recent past several ships with articulated floats, very technically advanced, were destroyed from their first trips.
  • the orientation of one of the carrier elements can be more or less controlled by hydrodynamic action, by means of a lever which receives the crossed commands from the piloting device, of a deformable elastic distribution module according to resistance to orientation, and rudder drive at an angle proportional to the deformation of the module.
  • the cam pulley receives the ends of the two lateral mast fixing stays. This allows the inclination towards the wind without significant complication, at least up to 40 degrees on either side of the vertical. With several levels of shrouds, the number of windings would be adapted accordingly.
  • connection which can be disengaged between the pulley-cam tilting the rigging and the orientation lever of the floats has been provided. It is used during navigation facing the wind, when it is necessary to "tack" by alternately receiving the wind on port and starboard. The various settings must be reproduced symmetrically sometimes quite often. It is advantageous to simplify the maneuvers. A link is established before the transfer, when the two settings are correct, between the heading lever and the cam pulley. This allows the two maneuvers to be synchronized by acting only on one of them.
  • control of the pulley-cam for adjusting the rigging is subject to an evaluation of the stability according to the signals from force sensors placed on the axes of the floats or those of an inclinometer. We can thus achieve a stability control to variations in wind force.
  • the piloting device and the commands for orienting the carrier elements, rudders, fin, and rigging can be produced by means of electrical, electronic, pneumatic or hydraulic components ensuring the same functions as the components described.
  • connection structure formed by rigid arms and by cables which connect them comprises a central ball joint receiving one of the ends of the mast, of each of the
  • FIG. 1 perspective view of the whole multihull.
  • figure 2 multihull sailing port tack.
  • figure 3 - 8 positions of a multihull during a complete rotation.
  • figure 4 setting of the drift plane, figure 5 - safety pilot for a load-bearing element, figure 6 - piloting variant for 3 load-bearing elements.
  • figure 7 orientation control of a float, figure 8 - principle of inclination of the rigging.
  • figure 9 pulley-cam tilting the rigging.
  • figure 10 ball joint of the structure.
  • the entire multihull (Figure 1) consists of a tubular structure formed by 3 arms (1, 2,3) converging on a ball joint (4).
  • Cables (6,7,8) connect the arms and support a net (9) forming an operating platform. Transport can be carried out after disassembly.
  • the center fin (10) can pivot around an axis (11). The drift can also tip over if it encounters a shallow water, and be kept raised upwind or when the water depth is reduced.
  • a hub (12,13,14) At the end of each arm is fixed a hub (12,13,14).
  • the floats (15,16,17) can pivot around their axes in the hubs.
  • a semi-rigid articulation allows pitch and roll movements.
  • the 3 floats can include a small fin (18) and an adjustable rudder (19). Above the structure is fixed the mast (20), the mainsail (21) without terminal and without sheet rail, and possibly the jib (22).
  • a cam pulley (23) allows the rigging to be tilted.
  • Figure 2 shows one of the arrangements adopted for navigation with side wind.
  • the arrow (25) indicates the direction of the heading.
  • the rear arm (1) which is located in the axis of the structure shows the deviation thereof relative to the heading. This deviation can be modified in order to orient the sail (26) correctly relative to the wind (27) and thus benefit from the maximum thrust to advance.
  • the drift (28) is roughly oriented towards the heading, but with a variable incidence between 0 and 10 degrees on the wind side to compensate for its thrust.
  • the 3 floats (15,16,17) are oriented parallel to the course, as long as the orientation of the sail remains correct.
  • the rudders (29,30,31) are shown according to orientations intended to initiate a pivoting of the structure towards towards starboard.
  • Figure 3 shows the successive arrangements (2a to 2h) of the elements described above in Figure 2, during a transfer to starboard on 360 degrees.
  • the wind direction (34) does not allow to navigate for directions between 2h and 2a which limit the sway area.
  • the mainsail remains fixed at the rear substantially in the axis of the structure in all cases.
  • a spinnaker (35) is generally used. It is attached to the end of the front arms and to the top of the mast. In all these configurations two floats are found downwind, while the third is counterweight, which gives good stability.
  • Figure 4 shows the orientation principle of the drift plane (36).
  • the axis (37) can pivot between a ball joint (38) and a stop (39) fixed to the structure.
  • the center of the plane 'drift (40) is back of the axis. This results in a torque proportional to the lateral thrust.
  • the drift plane is oriented by the lever (41) articulated on the axis (42).
  • the operating handle (44) is engaged in a flexible block (43) which deforms when the torque on the axis (37) becomes too large.
  • the adjustment of the block (43), by compression, makes it possible to choose the limit beyond which it is considered that the lateral thrust on the fin indicates a risk of dangerous overturning. The resulting deviation in drift reduces this risk.
  • a support (47) fixed on the structure receives an axis (48) integral with a connecting rod (46). It is engaged at its end on an axis (45) fixed on the lever (41) for orienting the fin.
  • the distance between the axes (48) and (45) is substantially equal to 2/3 of that between the axes (42) and (45). Consequently the angles of rotation of the axis (48) is substantially equal to 3/2 of that of the axis (37) of the drift plane. The difference between these two angles corresponds to an estimate of the drift angle.
  • a more precise adjustment can be made by moving the support (47) relative to the axis (45).
  • Figure 5 shows a safety control device. It provides the connection between the heading axis (48) in FIG. 4, and the cables (107) for orienting the rear support element.
  • An elastic block (102) is fixed on the cap axis (101) by the bolt (103).
  • the rotation lever (105) is fixed by bolts (104) which allow the elasticity of the block (102) to be adjusted. Under normal conditions, the lever (44) in Figure 4 is acted on to change course until the indicator (48) indicates the desired direction.
  • the axis (101) is an extension of the axis (48). It drives the lever (105) and the cables (107) for orienting the float (or rear support element). To rotate the structure without changing course, one acts on one of the handles (106).
  • the elasticity of the block (102) makes it possible to deflect the rear support element without modifying the angle of the fin.
  • the heading axis (50) crosses the device from bottom to top. It can be connected to the axis (48) in Figure 4. Otherwise, an operating handle is placed on the cap lever (52) fixed on the axis (50). It can be held by ratchets in various positions
  • the angled rotation lever (51) pivots about the heading axis. It is held along the axis of the structure by a spring, not shown, so that an effort must be exerted to deflect it.
  • a connecting rod (53) pivots on an axis (49) at the end of the rotation lever.
  • a plate (54) pivoting on the axis (55) placed on the cap lever and on the axis (56) at the end of the rotation rod. The plate is pierced by a hole to let pass the heading axis.
  • 3 crank pins (57) Above the plate are arranged 3 crank pins (57). The number and position of these, according to other provisions, could be arbitrary.
  • the cables (61) transmit the movement of the pulleys to the carrier elements.
  • a heading indicator (62) is placed at the top of the heading axis.
  • Figure 7 shows the transmission of commands between the cables (107) of Figure 5 or (61) of Figure 6 and the carrier elements to be oriented (floats (15) in this case).
  • the cables are guided by cross-references (75) located at crossovers, and fixed on a three-pronged drive lever (76).
  • the 3-pronged lever is fixed by a pin (77) on the float.
  • a synthetic rubber block (78) receives one of the arms of the 3-pronged lever (76).
  • the stiffness of the block (78) can be adjusted by adjustments (80).
  • the rudder (79) is fixed under the axis (77).
  • the lever (76) pivots and drives the rudder (79) in rotation. This causes hydrodynamic positioning. On the contrary if the stiffness of this part is very large, the lever (76) practically does not pivot, and the float is driven in force to pivot. Depending on the setting, the desired compromise can be achieved.
  • FIG. 8 shows the central part of the structure, part of the front arms (2,3), the mast (20) and the shrouds (91, 92). These shrouds pass over pulleys (93, 94) and end up on a cam pulley (95). By rotating the cam pulley one of the shrouds is shortened while the other lengthens, thus allowing the mast to tilt.
  • FIG. 9 A detailed view of the cam pulley is shown in Figure 9.
  • a helical screw (97) fixed on the crank (98) drives a screw wheel (99) and the two winding zones on which the rigging shrouds end. (91, 92).
  • the winding zone has a vague shape of a paraboloid of revolution.
  • the profile of the spiral is determined according to the geometry of the fixing points.
  • the cable is unwound for the shroud "downwind” while the other is shortened, on the "windward” side, by a higher value according to the trajectory made by the attachment to the mast.
  • FIG. 10 shows the ball joint (110) arranged at the point of convergence of the various compression elements of the structure: arm (1, 2,3), mast (20), axis of the fin (112), and if there is takes place from the bowsprit (113) for the jib or the spinnaker.
  • the culmination of these elements on a ball joint avoids the embedding constraints that could result from the efforts caused by navigation.
  • Semi-rigid blocks (111), fixed on the ball joint, facilitate the mounting of the structure before it is prestressed.

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Abstract

Multicoque, char à voile ou char à glace dont les éléments porteurs et le gréement peuvent prendre diverses configurations, susceptibles d'accroître la stabilité, de mieux utiliser la poussée vélique, et de réduire les résistances de traînée, et dispositif de pilotage de sécurité agissant sur les diverses manoeuvres. L'incidence de la voile est réglée en agissant sur l'orientation de la structure. La structure de liaison est triangulée et démontable. Les trois appuis articulés pivotent sur 90 degrés. Le gréement peut être incliné comme sur les planches à voiles. La dérive centrale qui pivote comporte un dispositif destiné à limiter les risques de chavirement, et un indicateur de cap.

Description

MULTICOQUE OU ENGIN A VOILE A CONFIGURATION VARIABLE
L'invention concerne un multicoque, mais les dispositions originales sont valables pour tous engins à voile sur des coques, flotteurs, plans porteurs, patins ou roues (hydroptère, char à voile, ou char à glace...). Les éléments porteurs sont disposés en triangle, orientables et fixés par des articulations à la structure de liaison. Dans le cas d'engin à voile nautique la coque arrière peut être différente des deux autres et comporter une cabine habitable. Les meilleures performances des bateaux à voile sont le plus souvent obtenues avec des multicoques. Ceux-ci disposent en effet d'une meilleure stabilité pour un même poids ou pour une même taille. Les voilures traditionnelles qui sont orientées par pivotement autour d'un mât ou d'un hauban induisent, lors des réglages, un couple de déviation par rapport au cap . (Pour les considérations théoriques on pourra se reporter aux ouvrages suivants: "ARCHITECTURE DU VOILIER" par P. GUTELLE Editions Maritimes et d'Outre-Mer, Paris , chapitres 3 et 7, notamment et "AERO-HYDRODYNAMICS OF SAILING" par C.A.MARCHAJ, Granada Publishing : London, Toronto, Sydney New- York : chapitres 1 A, 1 G et 2 notamment).
; Divers modèles de multicoques articulés ont été réalisés afin de remédier au déséquilibrage induit par les réglages de voiles. (Les dispositions concernant des multicoques ayant des flotteurs articulés, mais utilisant des voiles plus ou moins traditionnelles, n'apportent pas d'amélioration notable à cet égard et ils ne sont cités que pour documentation : GB-1.304.51 1 ; FR-2.531 .398; US- 4.326.475; FR-2464878; FR-2457212 )
Dans le brevet FR-2542274 la dérive est éloignée de la voile et placée au vent et parallèlement à celle-ci. Cela réduit le couple de renversement, et également le couple de déviation aux allures portantes.
Pour les brevets US-4708075; US-4228750; US-3831539; GB-
2098137: les voiles, amphidromes, reçoivent le vent toujours sur la même face. Pour le premier la navigation est amphidrome, comme sur un prao. Sur le dernier la voile est placée au vent de la dérive, tandis qu'elle est sous le vent pour les autres. Le concept commun à cette série de brevets concerne l'éloignement de la voile par rapport à la carène principale ou à la dérive et, en conséquence, celui des résultantes de poussée du vent et de traînée de carène. Aux vents portants ces deux forces font un angle assez faible avec la direction suivie, ce qui réduit le couple de déviation par rapport au cap et améliore la stabilité de route. Le défaut commun à ces dispositions, qui en est le corollaire, concerne l'impossibilité de virer face au vent, et la mauvaise aptitude à naviguer au près. La distance horizontale entre la composante propulsive et celle de traînée devient très grande et crée un couple de déviation dont les fluctuations constituent un inconvénient majeur. Les moindres fluctuations de vent ou de vagues modifient l'incidence de la voile dans des conditions ou elles sont particulièrement néfastes. En effet, pour les faibles valeurs d'incidence, la portance varie fortement et fait apparaître des plages d'hystérésis.
La première revendication s'applique à un engin à voile, multicoque notamment, ayant 3 éléments porteurs disposés en triangle et fixés par des articulations à la structure de liaison. Les dispositions originales comportent, à fa fois, un plan de symétrie longitudinal, deux éléments porteurs disposés à l'avant, dans le cas d'engin nautique une dérive placée sensiblement au centre avec un axe de pivotement situé dans le plan de symétrie, leur pivotement indépendant jusqu'à 45 degrés de part et d'autre du plan de symétrie, et la fixation de la base de la voile principale sensiblement dans le plan de symétrie. En conséquence les voiles sont orientées principalement en agissant sur le pivotement des flotteurs et de la dérive centrale, indépendamment les uns des autres. Non seulement les virements face au vent sont possibles, mais ils sont plus faciles à réaliser qu'avec les dispositions classiques. Lrangle de déviation de la structure entre les deux amures n'est que la moitié de celui qui est nécessaire avec un navire traditionnel (30° environ par rapport au vent comme montré sur la figure 3, au lieu de 60° environ). En outre, le centre de poussée de la voile et celui de la dérive sont sensiblement sur la même verticale, ce qui réduit considérablement les couples de déviation par rapport au cap, et permet la navigation au près dans les conditions optimales, contrairement aux brevets cités. Comme pour les brevets cités, les voiles qui ne pivotent pas sur la structure sont orientées avec celle-ci grâce à l'orientation des flotteurs. Il n'est pas nécessaire de régler des écoutes. En outre deux flotteurs sont disposés sous le vent tandis que le troisième forme contrepoids ce qui améliore la stabilité.
Selon une autre revendication l'entraînement de la dérive comprend un axe sensiblement vertical de pivotement, en avant de son centre de surface, une articulation élastique réglable sur le levier d'orientation, et un indicateur de cap fixé sur une bielle entraînée par un axe disposé sur le levier d'orientation de la dérive, selon des rapports de longueurs telles que l'angle de rotation de l'indicateur de cap soit sensiblement les 3/2 de celui du levier d'orientation de la dérive, ce rapport étant réglable en déplaçant le support. Le décalage du plan de dérive en arrière de son axe provoque une réaction proportionnelle à la poussée latérale du vent sur le levier d'orientation. Cela constitue une commande sensitive de la dérive dans le cas de pilotage manuel. L'effort ressenti sur le levier incite à réduire le risque de renversement sous forte rafale de vent en infléchissant momentanément la direction. Dans le cas d'un pilotage automatique c'est l'articulation élastique qui permet la réduction de l'incidence de la dérive sous les rafales, lorsque les efforts sont trop grands, ce qui diminue le risque de renversement.
D'autre part, la liaison entre l'orientation de la dérive et un indicateur de cap permet de tenir compte automatiquement de l'angle de dérive. En effet, selon les dispositions particulières à l'invention, la déviation des éléments porteurs par rapport à l'axe de la structure dépend de la direction du vent par rapport au cap. En assurant le rapport de 3/2 indiqué ci dessus on réalise une incidence du plan de dérive de 0° au vent arrière (flotteurs parallèle à la structure), jusqu'à environ 10° au près (déviation d'environ 20° pour le plan de dérive et de 30° pour les éléments porteurs). Les valeurs intermédiaires sont proportionnelles. La navigation est facilitée par cette correction. Le compas peut avantageusement être disposé sur l'indicateur de cap.
Selon une autre revendication le pilotage de l'élément porteur arrière est réalisé par un dispositif de sécurité faisant intervenir les réactions dues à la poussée latérale du vent. Il comprend un élément élastique réglable fixé sur l'axe de cap et relié à la bielle entraînée par les mouvements du plan de dérive.
Le cap est ajusté en agissant sur l'orientation de la dérive et en contrôlant l'indicateur de cap qui tourne corrélativement. Un levier distinct, relié à l'axe de cap par l'élément élastique, permet de faire pivoter la structure et ainsi l'incidence de la voile, tout en conservant le cap.
Selon une autre revendication, une variante du dispositif de pilotage agit sur l'orientation de chacun des éléments porteurs grâce à un plateau déplacé sur un arc de cercle selon la direction du cap et pivotant sur son axe selon la commande de rotation et à des axes sur ce plateau qui matérialisent les orientations que doivent prendre les éléments porteurs. Le nombre et la disposition des éléments porteurs peut être quelconque. Grâce à ce dispositif les éléments porteurs sont orientés de telle sorte qu'ils soient toujours tangents à des arcs concentriques. La résistance à l'avancement est minimale. Cela permet aussi d'agir sur l'orientation d'éléments porteurs indépendants en fonction, d'une part, du cap et, d'autre part, de l'incidence désirée pour la voile. Cette manoeuvre complexe serait délicate dans les mouvements de mer sans cette assistance. En effet, dans un passé récent plusieurs navires à flotteurs articulés, très évolués techniquement, ont été détruit dès leurs premières sorties.
Selon une autre revendication, l'orientation de l'un des éléments porteur peut être plus ou moins asservie par action hydrodynamique, au moyen d'un levier qui reçoit les commandes croisées du dispositif de pilotage, d'un module de répartition élastique déformable selon la résistance à l'orientation, et de l'entraînement du gouvernail selon un angle proportionnel à la déformation du module.
Le réglage permet de réaliser le compromis que l'on désire entre une action directe et une action asservie. La prépondérance est manuelle lorsque l'appui est peu ou pas compressible. Au contraire lorsqu'il est très souple la commande agit sur le gouvernail. On obtient alors un positionnement hydrodynamique avec peu d'efforts. Les contraintes mécaniques de liaison et les efforts de manoeuvre pour l'orientation des flotteurs en sont réduits. Selon une autre revendication, des dispositions originales permettent l'inclinaison du gréement vers le côté au vent afin de bénéficier de l'effort de soulèvement, comme avec les planches à voile. Cela est réalisé grâce à une poulie-came dont les spirales sont déterminées pour réaliser l'allongement du hauban sous le vent et le raccourcissement corrélatif du hauban au vent. Elle est entraînée sur les grosses unités par une vis hélicoïdale et une roue à vis.
En raison des dispositions adoptées dans ce brevet, la structure, le gréement, les haubans latéraux et leurs points de fixation pivotent ensemble, indépendamment du cap choisi. Il est ainsi possible de réaliser l'inclinaison du gréement dans un seul plan. Cela existe dans certains des brevets cités, mais pour des voiles amphidromes perpendiculaires au plan de symétrie. ( Sur les autres navires, au contraire, il faudrait que l'inclinaison soit réalisée dans le plan de la voile qui, selon la direction du vent, prend une infinité de positions par rapport au mât et à ses fixations. Cela compliquerait beaucoup la manoeuvre). Dans le cas de petites unités, le gréement est tenu par un étais arrière, ou par la grand- voile, et par deux haubans latéraux. La poulie-came reçoit les extrémités des deux haubans latéraux de fixation du mât. Cela permet l'inclinaison vers le vent sans complication importante, au moins jusqu'à 40 degrés de part et d'autre de la verticale. Avec plusieurs niveaux de haubans, le nombre des enroulements serait adapté en conséquence.
Selon une autre revendication une liaison qui peut être débrayée entre la poulie-came d'inclinaison du gréement et le levier d'orientation des flotteurs a été prévue. Elle est utilisée lors de la navigation face au vent, lorsqu'il faut "louvoyer" en recevant alternativement le vent sur bâbord et tribord. Les divers réglages doivent être reproduit symétriquement parfois assez souvent. Il est avantageux de simplifier les manoeuvres. Une liaison, est établie avant le virement, lorsque les deux réglages sont corrects, entre le levier de cap et la poulie-came. Cela permet de synchroniser les deux manoeuvres en agissant uniquement sur l'une d'elles.
Selon une autre revendication la commande de la poulie-came de réglage d'inclinaison du gréement est asservie à une évaluation de la stabilité d'après les signaux de capteurs de force placés sur les axes des flotteurs ou ceux d'un inclînomètre. On peut ainsi réaliser un asservissement de la stabilité aux variations de la force du vent.
Selon une autre revendication le dispositif de pilotage et les commandes d'orientation des éléments porteurs, gouvernails, dérive, et gréement peuvent être réalisés au moyen de composants électriques, électroniques, pneumatiques ou hydrauliques assurant les mêmes fonctions que les constituants décrits.
Selon une autre revendication la structure de liaison formée par des bras rigides et par des câbles qui les relient comporte une rotule centrale recevant l'une des extrémités du mât, de chacun des
3 bras, de Taxe de la dérive, et éventuellement du bout-dehors, et par des blocs souples fixés sur la rotule destinés à faciliter l'assemblage et le désassemblage Ces éléments sont précontraints par tension des câbles de liaison. Les déformations des éléments de la structure lors des efforts divers n'entraînent pas de rupture en raison du débattement angulaire permis par la rotule. La rotule qui est fixée sur l'un des éléments comporte des blocs souples sur lesquels viennent s'engager les autres éléments lors du montage, qui est ainsi facilité.
Les dessins annexés illustrent l'un des modes de réalisation : figure 1 - vue en perspective de l'ensemble du multicoque . figure 2 - multicoque navigant bâbord amure. figure 3 - 8 positions d'un multicoque lors d'une rotation complète. figure 4 - réglage du plan de dérive, figure 5 - pilote de sécurité pour un élément porteur, figure 6 - variante de pilotage pour 3 éléments porteurs. figure 7 - commande d'orientation d'un flotteur, figure 8 - principe d'inclinaison du gréement. figure 9 - poulie-came d'inclinaison du gréement. figure 10 - rotule d'articulation de la structure. L'ensemble du multicoque (figure 1 ) est constitué d'une structure tubulaire formée de 3 bras (1 ,2,3) convergeant sur une rotule (4). Des câbles (6,7,8) relient les bras et supportent un filet (9) formant une plate-forme de manoeuvre. Le transport peut être effectué après démontage. La dérive centrale (10) peut pivoter autour d'un axe (11 ). La dérive peut également basculer si elle rencontre un haut fond, et être maintenue relevée au vent arrière ou lorsque la profondeur d'eau est réduite. A l'extrémité de chaque bras est fixé un moyeu (12,13,14). Les flotteurs (15,16,17) peuvent pivoter autour de leurs axes dans les moyeux. Une articulation semi-rigide autorise des mouvement de tangage et de roulis. Les 3 flotteurs peuvent comporter une petite dérive (18) et un gouvernail de direction orientable (19). Au dessus de la structure est fixé le mât (20), la grand-voile (21 ) sans borne et sans rail d'écoute, et éventuellement le foc (22). Une poulie-came (23) permet d'incliner le gréement.
La figure 2 montre l'une des dispositions adoptées pour la navigation avec vent latéral. La flèche (25) indique la direction du cap. Le bras arrière (1 ) qui est situé dans l'axe de la structure montre la déviation de celle-ci par rapport au cap. Cette déviation peut être modifiée afin d'orienter la voile (26) correctement par rapport au vent (27) et bénéficier ainsi de la poussée maximale pour avancer. La dérive (28) est orientée grossièrement vers le cap, mais avec une incidence variable entre 0 et 10 degrés du côté du vent pour compenser sa poussée. Les 3 flotteurs (15,16,17) sont orientés parallèlement vers le cap, tant que l'orientation de la voile demeure correcte. Les gouvernails (29,30,31 ) sont représentés selon des orientations destinées à amorcer un pivotement de la structure vers vers tribord. La figure 3 montre les dispositions successives (2a à 2h) des éléments décrits précédemment sur la figure 2, lors d'un virement vers tribord sur 360 degrés. La direction du vent (34) ne permet pas de naviguer pour des directions comprises entre 2h et 2a qui limitent la zone de louvoiement. La grand-voile demeure fixée à l'arrière sensiblement dans l'axe de la structure dans tous les cas. Lorsque le vent vient de l'arrière (2d,2e), un spinnaker (35) est généralement utilisé. Il est fixé à l'extrémité des bras avant et en haut du mât. Dans toutes ces configurations deux flotteurs se retrouvent sous le vent, tandis que le troisième fait contre-poids, ce qui confère une bonne stabilité.
La figure 4 montre le principe d'orientation du plan de dérive (36). L'axe (37) peut pivoter entre une rotule (38) et une butée (39) fixée à la structure. Le centre du plan' de dérive (40) est en arrière de l'axe. Il en résulte un couple de torsion proportionnel à la poussée latérale. Le plan de dérive est orienté par le levier (41 ) articulé sur l'axe (42). La poignée de manoeuvre (44), est engagée dans un bloc souple (43) qui se déforme lorsque le couple de torsion sur l'axe (37) devient trop grand. Le réglage du bloc (43), par compression, permet de choisir la limite au delà de laquelle on considère que la poussée latérale sur la dérive traduit un risque de renversement dangereux. La déviation de la dérive qui en résulte diminue ce risque. Un support (47) fixé sur la structure, reçoit un axe (48) solidaire d'une bielle (46). Elle est engagée à son extrémité sur un axe (45) fixé sur le levier (41 ) d'orientation de la dérive. La distance entre les axes (48) et (45) est sensiblement égale aux 2/3 de celle comprise entre les axes (42) et (45). En conséquence les angles de rotation de l'axe (48) est sensiblement égal aux 3/2 de celui de l'axe (37) du plan de dérive. La différence entre ces deux angles correspond à une estimation de l'angle de dérive. Un ajustement plus précis peut être réalisé en déplaçant le support (47) par rapport à l'axe (45).
La figure 5 montre un dispositif de pilotage de sécurité. Il assure la liaison entre l'axe de cap (48) sur la figure 4, et les câbles (107) d'orientation de l'élément porteur arrière. Un bloc élastique (102) est fixé sur l'axe de cap (101) par le boulon (103). Le levier de rotation (105) est fixé par les boulons (104) qui permettent d'ajuster l'élasticité du bloc (102). Dans les conditions normales on agit sur le levier (44) de la figure 4, pour changer de cap jusqu'à ce que l'indicateur (48) indique la direction désirée. L'axe (101 ) est la prolongation de l'axe (48). Il entraîne le levier (105) et les câbles (107) d'orientation du flotteur (ou élément porteur arrière). Pour faire pivoter la structure sans changer de cap, on agit sur l'une des poignées (106). L'élasticité du bloc (102) permet de dévier l'élément porteur arrière sans modifier l'angle de la dérive.
Dans le cas de rafale, la dérive se trouve déviée en raison de l'élasticité du bloc (43) figure 4. Cela entraîne une réduction de l'incidence de la dérive. En outre les éléments (41 ,46,48,101 et 105) sont déviés corrélativement ce qui fait pivoter la structure et réduit l'incidence de la voile, diminuant encore le risque de chavirement. Un autre dispositif de pilotage est représentée sur la figure 6.
L'axe de cap (50) traverse le dispositif de bas en haut. Il peut être relié à l'axe (48) sur la figure 4. Dans le cas contraire une poignée de manoeuvre est placée sur le levier de cap (52) fixé sur l'axe (50). Elle peut être maintenue par des cliquets dans diverses positions
(71) par rapport à l'axe de la structure. Le levier de rotation (51 ) coudé pivote autour de l'axe de cap. Il est maintenu suivant l'axe de la structure par un ressort, non représenté, de telle sorte qu'il faille exercer un effort pour le dévier. Une bielle (53) pivote sur un axe (49) à l'extrémité du levier de rotation. Au-dessus est monté un plateau (54) pivotant sur l'axe (55) placé sur le levier de cap et sur l'axe (56) à l'extrémité de la bielle de rotation. Le plateau est percé par un trou pour laisser passer l'axe de cap. Au dessus du plateau sont disposés 3 manetons (57). Le nombre et la position de ceux-ci, selon d'autres dispositions, pourrait être quelconque. Au dessus sont disposées 3 poulies semblables (58) tournant autour des axes
(59) fixés au carter supérieur non représenté. Ces poulies sont entraînées en rotation par les 3 manetons (57) engagés dans des rainures (60) formant des bielles. Les câbles (61 ) transmettent le mouvement des poulies jusqu'aux éléments porteurs. Un indicateur de cap (62) est placé en haut de l'axe de cap. Lors des virements fréquents, si l'on désire synchroniser la déviation des flotteurs et l'inclinaison du gréement, le blocage (73) fixe le câble (72 ) relié à la poulies-came, dans une position déterminée. La distance entre le blocage (73) et l'axe de cap (50) détermine la correspondance entre de l'inclinaison du gréement et la déviation des flotteurs.
La figure 7 représente la transmission des commandes entre les câbles (107) de la figure 5 ou (61 ) de la figure 6 et les éléments porteurs à orienter ( flotteurs (15) en l'occurrence). Les câbles sont guidés par des renvois (75) situés aux changements de direction, croisés, et fixés sur un levier d'entraînement à trois branches (76). Le levier à 3 branches est fixé par un axe (77) sur le flotteur. Lors d'une commande d'orientation du flotteur, un coté du câble est tendu et entraîne le levier en rotation. Un bloc en caoutchouc synthétique (78), reçoit l'un des bras du levier à 3 branches (76). La raideur du bloc (78) peut être ajustée par des réglages (80). Le gouvernail (79) est fixé sous l'axe (77). Si le bloc (78) est très souple, ou la résistance à l'orientation très grande, le levier (76) pivote et entraîne le gouvernail (79) en rotation. Ce qui provoque un positionnement hydrodynamique. Au contraire si la raideur de cette pièce est très grande, le levier (76) ne pivote pratiquement pas, et le flotteur est entraîné en force à pivoter. Selon le réglage on peut réaliser le compromis désiré.
L'inclinaison du gréement est représentée sur la figure 8 qui montre la partie centrale de la structure, une partie des bras avant (2,3), du mât (20) et des haubans (91 ,92). Ces haubans passent sur des poulies (93,94) et aboutissent sur une poulie-came (95). En faisant tourner la poulie-came l'un des haubans est raccourci tandis que l'autre se rallonge, permettant ainsi au mât de s'incliner.
Une vue détaillée de la poulie-came est présentée sur la figure 9. Une vis hélicoïdale (97) fixée sur la manivelle (98) entraîne une roue à vis (99) et les deux zones d'enroulement sur lesquelles aboutissent les haubans du gréement (91 ,92). La zone d'enroulement a une vague forme de paraboloïde de révolution. Le profil de la spirale est déterminée en fonction de la géométrie des points de fixation. Le câble est déroulé pour le hauban "sous le vent" tandis que l'autre est raccourci, du coté "au vent", d'une valeur supérieure selon la trajectoire effectuée par la fixation sur le mât.
La figure 10 montre fa rotule (110) disposée au point de convergence des divers élément de compression de la structure : bras (1 ,2,3), mât (20), axe de la dérive (112), et s'il y a lieu du bout-dehors (113) pour le foc ou le spi. L'aboutissement de ces éléments sur une rotule permet d'éviter les contraintes d'encastrement qui pourraient résulter des efforts provoqués par la navigation. Des blocs semi-rigides (111 ), fixés sur la rotule, facilitent le montage de la structure avant sa mise en précontrainte.

Claims

REVENDICATIONS
1 ) Engin à voile, multicoque notamment, ayant 3 éléments porteurs disposés en triangle et fixés par des articulations à la structure de liaison, caractérisé à la fois par un plan de symétrie longitudinal, par deux éléments porteurs disposés à l'avant, dans le cas d'engin nautique par une dérive placée sensiblement au centre avec un axe de pivotement situé dans le plan de symétrie, par le pivotement des éléments porteurs et de la dérive lorsque elle existe jusqu'à 45 degrés de part et d'autre du plan de symétrie et par la fixation de la base de la voile principale sensiblement dans le plan de symétrie.
2) Engin à voile nautique selon la revendication 1 , caractérisé par l'entraînement de la dérive (36) avec un axe sensiblement vertical de pivotement (37) en avant de son centre de surface (40), une articulation élastique réglable (43) sur le levier d'orientation (41 ), et un indicateur de cap (48) fixé sur une bielle (46) entraînée par un axe (45) sur le levier d'orientation de la dérive selon des rapports de longueurs telles que l'angle de rotation de l'indicateur de cap soit sensiblement les 3/2 de celui du levier d'orientation de la dérive, ce rapport étant réglable en déplaçant le support (47).
3) Engin à voile selon la revendication 2, caractérisé par un dispositif de sécurité agissant sur le pilotage de l'élément porteur arrière en fonction des réactions dues à la poussée latérale du vent, par l'intermédiaire d'un levier (105) et d'un élément élastique réglable (102) fixé sur l'axe de cap (101 ) relié à la bielle (46) entraînée par les mouvements du plan de dérive (36).
4) Engin à voile selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par un dispositif de pilotage agissant sur l'orientation d'un nombre quelconque d'éléments porteurs, comprenant un plateau (54) déplacé sur un arc de cercle selon la direction du cap et pivotant sur son axe (55) selon la position du levier de rotation (51) de telle sorte que des axes (57) sur ce plateau matérialisent les orientations que doivent prendre les éléments porteurs.
5) Engin à voile selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par l'asservissement réglable de l'orientation de l'un des éléments porteur, au moyen d'un levier (76) qui reçoit les commandes croisées du dispositif de pilotage, d'un module de répartition élastique (78) déformable selon la résistance à l'orientation, et de l'entraînement du gouvernail selon un angle proportionnel à la déformation. 6) Engin à voile selon l'une quelconque des revendications 1 , 2,
3, 4 ou 5 caractérisé par un dispositif d'inclinaison du gréement vers le côté au vent, constitué par une poulie-came (95) dont les spirales sont déterminées pour réaliser l'allongement du hauban sous le vent et le raccourcissement corrélatif du hauban au vent, entraînée sur les grosses unités par une vis hélicoïdale (99) et une roue à vis (97)
7) Engin à voile selon la revendication 6, caractérisé par une liaison (72) qui peut être débrayée entre la poulie-came (95) d'inclinaison du gréement et le levier (52) d'orientation des éléments porteurs.
8) Engin à voile selon la revendication 6, caractérisé par l'asservissement de la poulie-came de réglage d'inclinaison du gréement à une évaluation de la stabilité d'après les signaux de capteurs de force placés sur les axes des éléments porteurs bâbord et tribord ou d'après un inciinomètre.
9) Engin à voile selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé par la réalisation du dispositif de pilotage et des commandes d'orientation des éléments porteurs, gouvernails, dérive, et gréement au moyen de composants électriques, électroniques, pneumatiques ou hydrauliques assurant les mêmes fonctions que les constituants décrits.
10) Engin à voile selon la revendication 1 , dont la structure de liaison formée par des bras rigides et par des câbles qui les relient est caractérisée par une rotule centrale (110) recevant l'une des extrémités du mât, de chacun des 3 bras, de l'axe de la dérive, et éventuellement du bout-dehors, et par des blocs souples (11 1 ), fixés sur la rotule et destinés à faciliter l'assemblage et le désassemblage.
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