WO1995007209A2 - Structure navigante a dejaugeage - Google Patents

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WO1995007209A2
WO1995007209A2 PCT/FR1994/001062 FR9401062W WO9507209A2 WO 1995007209 A2 WO1995007209 A2 WO 1995007209A2 FR 9401062 W FR9401062 W FR 9401062W WO 9507209 A2 WO9507209 A2 WO 9507209A2
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navigating
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Ian James Duncan
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Ian James Duncan
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    • 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
    • B63B1/16—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces
    • B63B1/18—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydroplane type
    • B63B1/20—Hydrodynamic or hydrostatic features of hulls or of hydrofoils deriving additional lift from hydrodynamic forces of hydroplane type having more than one planing surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63B3/00—Hulls characterised by their structure or component parts
    • B63B3/02—Hulls assembled from prefabricated sub-units
    • B63B3/08—Hulls assembled from prefabricated sub-units with detachably-connected sub-units
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/24—Use of propulsion power plant or units on vessels the vessels being small craft, e.g. racing boats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
    • B63H21/30—Mounting of propulsion plant or unit, e.g. for anti-vibration purposes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B61/00—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing
    • F02B61/04—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers
    • F02B61/045—Adaptations of engines for driving vehicles or for driving propellers; Combinations of engines with gearing for driving propellers for marine engines

Definitions

  • the present invention relates to a planing sailing structure, of the pleasure motor boat type.
  • the so-called outboard that is to say that the engine is entirely disposed at the rear of the hull, outside of the latter, generally above the transom, the propeller being driven by a vertical shaft and a bevel gear integral with this engine block, so that the steering and propulsion are ensured simultaneously by the engine block.
  • This type of motor is reserved for powers of a few hundred watts up to powers of two to three hundred kilowatts.
  • This category is renowned for its accessibility.
  • the second category the so-called inboard that is to say that the engine is fixed in a housing reserved in the hull and this engine drives a shaft through the hull, shaft at the end of which is fixed the propeller.
  • the motor is perfectly protected, protected from external aggressions, and the power
  • REPLACEMENT SHEET installed is not limited.
  • the engine is isolated, so noise is reduced and diesel engines can be installed, which is the most common case.
  • the tree line requires a hull crossing which is always a weak point, and it induces vibrations in the hull during operation, against which it is necessary to fight, especially for applications to boating. All these boats which have inboard engines have hulls generating strong drag and the combination of faults leads to sluggish gear. To obtain acceptable speeds for pleasure craft, boats with these engines must be overpowered. In addition, the entire engine is bulky at the expense of the available hull volume.
  • the third category called Z drive includes a motor integrated in the hull but the shaft line is replaced by a type outboard base, fixed on the hull.
  • the motor has its drive shaft oriented towards the rear and this shaft cooperates directly with a set of two shafts, one vertical and the other horizontal carrying the propeller, the assembly being fitted with articulations and references d 'angle required.
  • This base is adjustable, as for outboard motors, which ensures the directional movements of the boat.
  • the hulls of existing pleasure boats are of many types, but there are essentially flat bottom hulls, y-shaped hulls and multihulls.
  • Flat bottom hulls are reserved for limited applications, such as transportation, fishing or for boats with slow speeds. These are the least elaborate hulls.
  • This type of flat-bottom hull is difficult to steer as soon as the speed increases and remains unusable as soon as the surface of the water is agitated, the slightest chop generating a comfort that is hardly acceptable.
  • V-shaped hulls are the most common because they pass in choppy water and even in rough seas. In addition, they are fast.
  • Multihulls are the fastest profiles but they are currently rather reserved for the competition. These multihulls are equipped with all types of engines, outboard, inboard or Z-drive, depending on the competition and the nature of the boats, in particular according to their lengths and their weights, therefore according to the power necessary to their propulsion. In this case, accessibility is not a real problem and silence, the absence of vibrations and odors, fuel savings, free and usable space of the cockpit or reliability in the long term are little studied and these criteria remain secondary.
  • offshore type units are excluded because they require a very specific design, motorization and control.
  • motorization and control we note that, if these multihulls are fast, they are also very stable and shallow draft, which is very popular for pleasure boating.
  • flaps adjustable at any time in tilt are arranged at the rear and allow the angle of attack of the boat to be varied, depending on the speed and sea conditions, or depending on whether it is being planed out or planed.
  • the subject of the present invention is a planing multi-pad sailing structure, with an engine attached in a hull housing but with a line of shaft external to the hull, fixed in direction, directional means of the rudder type, and a cockpit which can be converted on request.
  • the present invention also relates to a multi-skid type boat hull designed to be motorized inboard or outboard, which combines the advantages of multihulls and monohulls by eliminating the drawbacks associated specifically with one or the other. other of these categories.
  • the invention also proposes a particular embodiment of arrangement of a motorization for one of the preferred modes of multi-pad hull.
  • the hull is very fast and very stable, it generates a very reduced drag, it easily crosses a formed sea, after planing its angle of attack is very stable and its wet surface very weak.
  • the angle of inclination is nevertheless adjustable according to the desired applications and the motorization with which the hull is fitted.
  • This engine can therefore be of the diesel type, and the fuel consumption is reduced on the one hand thanks to the use of efficient engines which are the engines. diesel and on the other hand due to the fineness of the hull and the little disturbance caused by the shaft and propeller line and by the displacement of the hull in the water.
  • the very particular shaft line also contributes to fuel savings, high top speed, low disturbances, reliability of the assembly, and it avoids the installation of an inverter or a gearbox at speeds while offering a possibility of directional maneuver in reverse.
  • This motorization can also drive a water jet propulsion turbine.
  • Ribs are formed in the space between the pads and they extend until they reach the flattened middle part of the rear of the hull.
  • the flattened rear surface is narrow and long and, moreover, completely disposed at the rear since it extends to the transom.
  • the wet surfaces of the two front runners are of great length and of low finesse.
  • the angle of attack is low in navigation, which does not reduce the wet surfaces either.
  • the proof is that the ribs extend from the front to the flattened rear surface, on almost 2/3 of the length of the boat.
  • the shell has a recess between the front pads and the flattened rear surface with a change in the angle of attack immediately upstream of the flattened rear surface which leads to a suction effect which sticks the hull on the water and in addition to increasing the drag, planing is made more difficult.
  • British patent GB-A-1 273 692 which describes a y-shaped hull with two lateral skids at the front.
  • This hull is essentially designed with a weight distribution such that the front pads actively participate in the recovery of the boat's weight and they have a large wet surface.
  • the weight is therefore exerted in a privileged manner on the front pads.
  • the pads are widely spaced but there is no longer a flat support surface at the rear.
  • the outer edges are very raised and that the inner edges are softened. Also, the outer edge of the outer pad, during a turn, will lock and the centrifugal force will tend to overturn the boat in the event of too high a speed / turning radius ratio.
  • patent application NL-A-83000343 describes an engine with a through shaft line, the assembly being mounted in a metal shell bottom. This bottom of the hull is then attached to an upper part of the hull by welding.
  • Patent application O-A-91 12170 describes an assembly similar to that of the previous patent application because the engine is fixed on a hull part which is then welded to the rest of the hull.
  • US patent US-A-1 850 770 is very interesting in its design because it allows the boat to ground despite the presence of a through shaft line.
  • the cradle can thus pivot around this axis so that the part protruding under the hull, that is to say the wet part of the shaft and the propeller is retracted into the hull, thus eliminating any protrusion and authorizing support of the boat on the bottom of the hull.
  • the object of the present invention is to overcome the drawbacks of the hulls of the prior art and for this purpose, the navigational structure of the planing type, comprising motor propulsion means, a hull designed to receive these propulsion means, and composed an upper convertible part located above the waterline and a lower part which includes wet surfaces, this lower part being divided into a front part and a rear part according to the direction of movement of the structure, the front part comprising two symmetrical runners, the rear part comprising a rear support zone comprising at least one runner is essentially characterized in that the front and rear runners are arranged on either side of the center of gravity of the structure along the longitudinal axis of this structure so that the rear support zone receives a load greater than that of the front runners and in that the angle of attack of the c o that compared to the surface of the water is positive whatever the speed of navigation.
  • the fineness, after planing, equal to S / A, S being the largest transverse dimension of the wetted surface and to the area of this wetted surface, is greater for the rear support zone than for the front runners, especially the fineness of the rear surface is between 1 and 4.
  • the depth of the skids is also increasing, relative to the waterline, from the front to the rear so, after planing, to come into contact with water only with the rear part of said skids, the area d intersection of these skates with water, that is to say the wet surface, having a spearhead shape.
  • the rear support zone comprises a single central shoe or two rear shoes arranged on either side and upstream of the engine.
  • the transverse distance which separates the front runners is greater than the distance separating the rear runners or the wings of the central runner so that the inner vortexes created by the inner edges of the front runners go towards the outer edges of the said runners rear and central skids.
  • the distance d which separates two transverse lines a and b passing respectively through the centers of gravity of the front runners and through the center of gravity of the rear runners or of the central runner is adapted as a function of the inertia the structure and the height of the wave or chop intended for the navigation conditions usually encountered.
  • the surface connecting the front runners and extending to the rear support zone is substantially flat and has a positive angle of attack relative to the surface of the water.
  • the wetted surface when stationary, is substantially equal to the projected surface of the hull on the surface of the water.
  • the hull has a rear width greater than the front width, so that the distance between the rear runners is greater than the distance between the front runners, which increases stability, including in the flight position and optionally allows double motorization.
  • the invention also relates to a particular method of mounting and arrangement of an onboard engine.
  • FIG. 1 a bottom view of the hull of the sailing structure, for an onboard engine
  • FIG. 2 a side elevation view with mention of the various water lines
  • Figure 3 a front view of the hull
  • Figure 4 a view of the entire cradle and the engine attached to the hull
  • Figure 5 a top view of Figure 4
  • Figures 6 and 7 respectively the views from above and in side elevation of the outboard version, similar to FIGS. 1 and 2, FIGS. 8 and 9, section views along lines 8-8 and 9-9 of FIG. 7,
  • FIG. 10 a side elevational view of an alternative embodiment of Figure 7, Figures 11 and 12, sectional views along lines 11-11 and 12-12 of Figure 10, and - Figures 13, 14 , 15 and 16, identical views to Figures 6, 7, 8 but for an alternative embodiment, of the competition type.
  • FIG. 1 there is shown a navigating structure according to the invention which comprises a front part 10 and a rear part 12 arranged along the longitudinal axis 14 of the structure.
  • FIG. 2 and 3 will further understand and better visualize the profile of the hull 16 of this sailing structure.
  • the front part 10 of the shell 16 comprises two pads
  • each of these pads is interrupted at the junction of the front and rear parts, that is to say substantially in the middle of the boat.
  • the two pads end in a transverse plane 24 and 26 inclined on the order of 50 °.
  • the central bridge 22 has the sole role, the connection of the two pads together, the assembly being monolithic, molded.
  • the monolithic hull thus produced can support a cockpit 28 in the upper part.
  • the hull is completed by a front deck 30 and a windshield 32, of known type and corresponding to certain applications in pleasure boating, such an arrangement with closed cockpit can of course be replaced on certain models by a sit-stand console, without bridging.
  • the rear part 12 includes a central support zone
  • This central support zone projects in line with the longitudinal axis 14 with respect to the lateral edges 36 and 38 which are raised towards the outside, as can be seen in FIG. 3.
  • the shell also comprises a housing 40 disposed at the rear of the central support zone, which extends in height up to the level of the cockpit.
  • the cross line passing through the center of gravity is called spear-shaped hatched surfaces which represent the intersection of each of the skids with the surface of the water, therefore the wet surface, when the hull is planed and b the transverse line passing through the center of gravity of the central support zone 34.
  • the distance d which separates these two transverse lines is short, but it can be adapted according to the navigation conditions most often encountered. The distance is essentially determined by the fact that the center of gravity of the structure must be for the most part, of the order of 80%, taken up by the central rear support surface.
  • the fineness is the ratio of the square of the rear base S of the wet area, that is to say the largest transverse dimension, on the surface A of this wet area.
  • the vortices 42 created by the inner faces of each of the pads abut on the sides of the central support zone, the surface of which intersects with the water is substantially truncated there, the point of which is oriented towards the before.
  • Another advantage of this hull is the good heading behavior resulting from the "rails" that constitute the two hulls and the projecting part of the central support zone.
  • a double-shell construction with floating material inside gives the sailing structure unsinkability qualities, in addition to soundproofing qualities.
  • Line I corresponds to the maximum admissible load
  • line II corresponds to the empty waterline
  • line III to the planing
  • line VI to the hull bottom plane.
  • the surface of the navigating structure, projected onto the surface of the water is substantially identical to that of the wet surface, at a standstill, that is to say the surface included inside the line of buoyancy I.
  • Figure 3 has the same reference numerals for the visible common areas. It helps to better understand the shape of the hull.
  • FIG. 4 the motorization of the hull of the sailing structure according to the invention is shown, and more particularly the mounting of the motor with a cradle in the housing 40 of the hull.
  • the cradle 44 has a substantially parallelepiped shape with its upper face 46, open.
  • This cradle includes legs 48 with silent blocks, designed to receive an engine 50, shown in broken lines in this figure 4 for simplification and clarity of the figure.
  • the cradle 44 includes an edge 52 forming an outer wing over its entire periphery, this edge being provided to cooperate with a seal 54 and screws 56 for fixing on the shell itself.
  • the seal 54 is preferably located above the waterline whatever the speed of the boat.
  • the bottom 58 of the cradle is slightly inclined and raised towards the rear.
  • This bottom further comprises a shaft passage 60, sealed.
  • This passage is a tube 61 secured to a support 63 itself fixed on the cradle, making it possible to carry out the sealing around the rotating shaft.
  • the tube 61 is fixed by one of its ends and it comprises, at its other end, an inner ring 65, arranged around the rotary shaft, which ensures the seal.
  • the tube can therefore move slightly and in particular absorb vibrations without the support 63 undergoing significant efforts.
  • the cradle 44 further comprises a shaft support 62 comprising a plate 64 attached to the cradle 44. This plate 64 supports a tab 66 articulated by silent blocks 68.
  • This tab 66 comprises at its free end a ring
  • the propeller shaft 78 passes through the ring 70 and its free end 80 is equipped with a propeller 82 of the cavitating type.
  • the shaft support 62 also includes a steering member 84 composed of an actual rudder 86, of the annular type, disposed at the immediate outer periphery of the propeller.
  • This ring varies from front to rear increasing and the width also varies decreasing from L to 1 from the upper part of the ring to the lower part, in order to avoid disturbing the flows and decrease the drag.
  • This ring is connected to a drive shaft 88, fixed at its upper part, itself supported by the plate 64, secured to the cradle 44 by means of a support arm 89 also secured to the lug 66 in which the shaft 78 rotates. propeller 82.
  • This operating shaft 88 can therefore rotate on a given angular sector around the axis 90, preventing the annular part from coming into contact with the propeller.
  • This ring is also equipped with a water intake 92, with an opening oriented in the direction opposite to the direction of rotation of the propeller.
  • the ring is also made of a material having sufficient mechanical strength to support most of the weight of the structure when it is dry because the lower part of the ring is below the line IV of the hull bottom.
  • control linkage 94 connecting the rudder shaft to the cockpit.
  • the cradle 44 further comprises a feedback device 96 which comprises a plate 98 fixed to the end of an articulated arm 100 relative to the plate 64 of the shaft support.
  • This arm is integral with the operating means 102, in this case a linkage, which allows up and down movement of the plate 98 between a high retracted position, shown in solid lines, and a low working position, shown in broken lines. .
  • the length of the arm 100 is such that the plate in the working position is placed behind the annular rudder while allowing the rotations of this rudder, position shown schematically in broken lines.
  • this plate comprises two symmetrical cavities with respect to a vertical plane passing through the center of the propeller.
  • the engine 50 it is in the intended embodiment of a diesel engine, 4 cylinders, derived from the automobile and marinized. The choice depends on the size and the power required.
  • the motor 50 is oriented so that the power shaft 104 is positioned forward, this in known manner.
  • a pinion 106 has been mounted, provided for cooperate with a flat and toothed belt 108 which itself cooperates with a transfer case 110 secured to the motor 50.
  • This transfer case comprises a pinion 112 designed to receive the notched flat belt, this pinion 112 being mounted on a shaft 114, mounted to rotate freely in a bearing 116.
  • the free end 114 comprises a half-shaft 118 of cardan, linked to the second half-shaft 120 of this cardan, itself integral with the end of the propeller shaft 78, located inside the cradle.
  • a removable plate 122 having a section substantially L-shaped with stiffeners 124.
  • the vertical branch 126 of the L is fixed by screws 128 on the wall of the housing 40 and the horizontal branch 130 of the
  • the user in the cockpit, has access to an acceleration / deceleration control, a forward / reverse selector, as well as a steering wheel control.
  • the start-up using a battery and a starter associated with the engine is carried out by the user without any particular maneuver and from the start-up, the fact that the engine is in a closed enclosure on the outside and simply open towards the surface of the water, gives all of the qualities of certain acoustic damping.
  • the vibrations are doubly damped by the silent blocks of the lugs 48 supporting the engine and by the cradle support means 44 thanks to the wings 52 of the cradle and to the seal 54 for sealing and acoustic damping.
  • the drive shaft 104 driving the belt 108 causes the propeller shaft 78 to rotate.
  • the sealed passage 60 allows the shaft 78 to rotate, avoiding any penetration of water into the cradle 44.
  • the shaft 78 rotates in the ring 70 lubricated by water and rotates the propeller 82 fixed at its end.
  • the hull At low speed, the hull is not planed and the entire propeller and rudder is in the water.
  • the removable plate 122 which is an integral part of the central support zone, contributes to supporting the hull and plays a role in the incidence of the hull relative to the surface of the water.
  • the propeller is then half in water, half in air and operates in cavitating mode, the mode for which it was designed.
  • the rudder is always active by the lower half-ring whose reduced width also limits the drag.
  • the tab 66 equipped with the ring 70 oscillates in this case relative to the plate 64 around the axis 74 thanks to the silent block 68 and the mounting of a flexible shaft.
  • the ring of the opening 60 formed in the cradle 44 provides sealing, including during the translational movements of the shaft relative to the cradle.
  • the half-cardans 118 and 120 compensate for the misalignments so that the pinions 106 and 112 remain perfectly aligned and can cooperate at best with the toothed belt 108.
  • This is positioned behind the rudder and receives the entire flow of water pushed by the propeller.
  • the rudder makes it possible to orient this flow towards one or the other of the cavities of this plate, which leads to reverse gear on the corresponding side.
  • the propeller always turns in the same direction, including in reverse, as has just been explained.
  • Such a sailing structure therefore has many advantages and in particular the combination of an inboard engine with the accessibility qualities of an outboard engine.
  • a water intake such as the water intake 92 formed inside the ring 86 constituting the rudder 84 with its orientation in the opposite direction to that of the rotation of the propeller allows circulation under pressure, the propeller behaving like the blade of a pump.
  • the gases are exhausted in a known manner with the discharge of the cooling water from the secondary circuit into the water, this transverse to the axis of movement of the boat.
  • the shell does not undergo any drilling, no modification of fixing.
  • the shell is preferably made of a sandwich material and foam is injected between the outer layers so as to improve the sound insulation without weighing down the structure.
  • foam is injected between the outer layers so as to improve the sound insulation without weighing down the structure.
  • FIGS. 6 to 11 an alternative embodiment is shown which is more particularly applicable to outboard motors, the motor shown bearing the reference 250.
  • This engine is not described in detail because it is of a known type, sold commercially and arranged according to the manufacturer's instructions, without modification for adaptation to the hull which will be described.
  • the aft support zone 234 comprises two separate pads 234 T and 234 B, starboard and port, in the immediate vicinity of the transom so that the center of gravity is, after planing, in line with this aft support zone, similar to application to the inboard engine.
  • the water flow can circulate without disturbance, which leads to a very good supply of water to the propeller of the outboard motor, greatly limiting the effect of cavitation, including when cornering.
  • the vortex effect generated by the front skids ensures good heading stability by stabilizing the hull laterally, as in the inboard version.
  • the central part does not have any marked change in slope, so that the vacuum effect is eliminated at the start of planing and immediately after, the underside of the middle part of the hull is above the surface of the water with free air circulation.
  • Roll is also controlled by the spacing of the front pads but especially by that of the rear pads which should be by their lateral ends at least as far apart as the front pads, or even with a greater gap.
  • This constraint is difficult to achieve on hulls intended for pleasure but presents all its interest for competition hulls as indicated later in the description.
  • the arrangement according to the invention leads to narrow wetted surfaces longitudinally, with a spearhead shape, which decreases the drag by increasing the smoothness S 2 / A, and therefore increases the performance of the sailing structure.
  • fins are provided. front side 202 and rear 204, in the lateral extension of the front and rear support pads. Such fins complement the qualities of the sailing structure.
  • Figures 13 to 16 correspond to an alternative embodiment of the competition type.
  • the hull also includes two lateral support pads with a spacing greater than the front pads, this to the detriment of habitability which is reduced but which is not sought in this type of application in the sports field.
  • the upper spacing of the rear runners also gives a delta shape to the hull so that its behavior is excellent even when the hull flies over water after a wave pass for example.
  • the hull has wing profiles with a central channel.
  • All the sailing structures described are preferably made of composite materials in order to obtain the particular shapes sought, for better sound insulation with low propagation of vibrations.

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Abstract

L'invention concerne une structure navigante du type à déjaugeage, comprenant une partie avant et une partie arrière suivant le sens de déplacement de la structure, la partie avant comprenant deux patins symétriques (18, 20) et la partie arrière comprenant une zone d'appui arrière (34) comprenant au moins un patin, et se caractérise en ce que les patins avant et arrière sont disposés de part et d'autre du centre de gravité de la structure le long de l'axe longitudinal de cette structure de façon que la zone d'appui arrière reçoive une charge supérieure à celle des patins avant et en ce que l'angle d'attaque de la coque par rapport à la surface de l'eau est positif quelle que soit la vitesse de navigation.

Description

STRUCTURE NAVIGANTE A DEJAUGEAGE
La présente invention concerne une structure navigante à déjaugeage, du type bateau à moteur de plaisance.
On connaît de nombreux types de bateaux à moteur et plus spécialement ceux destinés à la plaisance. Ces bateaux se classent en trois catégories principales :
- la première, celle dite hors-bord, c'est-à-dire que le moteur est entièrement disposé à l'arrière de la coque, hors de celle-ci, généralement au-dessus du tableau arrière, l'hélice étant entraînée par un arbre vertical et un renvoi d'angle solidaires de ce bloc moteur, si bien que la direction et la propulsion sont assurées simultanément par le bloc moteur.
Ce type de moteur est réservé à des puissances de quelques centaines de watts jusqu'à des puissances de deux à trois cent kilowatts.
Cette catégorie est réputée pour son accessibilité.
- la deuxième catégorie, celle dite en-bord c'est à dire que le moteur est fixé dans un logement réservé dans la coque et ce moteur entraîne un arbre traversant la coque, arbre à l'extrémité duquel est fixée l'hélice.
Il est dans ce cas nécessaire de prévoir un gouvernail associé à la propulsion car la ligne d'arbre est fixe en direction. Cette catégorie est réservée à des applications aux moteurs de fortes et très fortes puissances.
Dans un tel montage, le moteur est parfaitement protégé, à l'abri des agressions extérieures, et la puissance
FEUILLE DE REMPL installée n'est pas limitée.
Le moteur est isolé, si bien que le bruit est atténué et des moteurs diesel peuvent être installés, ce qui est le cas la plus fréquent. Par contre, la ligne d'arbre nécessite une traversée de coque ce qui est toujours un point faible, et elle induit des vibrations dans la coque lors du fonctionnement, contre lesquelles il faut lutter, notamment pour des applications à la plaisance. Tous ces bateaux qui disposent de moteurs en-bord ont des coques générant de fortes traînées et la combinaison des défauts conduit à des engins peu rapides. Pour obtenir des vitesses acceptables pour la plaisance, il faut surmotoriser les bateaux équipés de ces moteurs. De plus, l'ensemble de la motorisation est encombrant au préjudice du volume de coque disponible.
L'accessibilité au moteur est par contre très réduite, pour les réparations importantes comme pour l'entretien courant. - la troisième catégorie dite Z drive comprend un moteur intégré dans la coque mais la ligne d'arbre est remplacée par une embase type hors-bord, fixée sur la coque.
Le moteur a son arbre d'entraînement orienté vers l'arrière et cet arbre coopère directement avec un ensemble de deux arbres, l'un vertical et l'autre horizontal portant l'hélice, l'ensemble étant équipé des articulations et des renvois d'angle nécessaires.
Cette embase est orientable, comme pour les moteurs hors-bords, ce qui assure les mouvements directionnels du bateau.
Ce type de montage intermédiaire est limité en puissance à cause de la résistance des renvois d'angle et des articulations.
Il supprime la nécessité d'un gouvernail, mais au prix d'une grande fragilité.
De plus, l'accessibilité du moteur ne s'améliore pas par rapport aux moteurs en-bord.
Les coques des bateaux de plaisance existants sont de nombreux types mais on distingue essentiellement les coques à fond plat, les coques en y et les multicoques. Les coques à fond plat sont réservées à des applications limitées, comme le transport, la pêche ou pour des bateaux ayant des vitesses lentes. Ce sont les coques les moins élaborées. Ce type de coque à fond plat est difficile à diriger dès que la vitesse augmente et reste inutilisable dès que la surface de l'eau est agitée, le moindre clapot générant un confort difficilement acceptable.
Les coques en V sont les plus répandues car elles passent dans le clapot et même dans une mer formée. De plus, elles sont rapides.
Par contre, elles génèrent des traînées importantes et de nombreux accessoires comme des nervures longitudinales, dans la zone mouillée, essaient de limiter ces traînées, en évitant notamment la montée de la vague d'etrave le long de la coque. La stabilité réduite en roulis est également un défaut de ces coques en V.
Les multicoques sont les profils les plus rapides mais ils sont actuellement plutôt réservés pour la compétition. Ces multicoques sont équipées de tous types de moteurs, hors-bord, en-bord ou Z-drive, suivant les compétitions et la nature des bateaux, notamment en fonction de leurs longueurs et de leurs poids, donc en fonction de la puissance nécessaire à leur propulsion. Dans ce cas, l'accessibilité n'est pas un réel problème et le silence, l'absence de vibrations et d'odeurs, les économies de carburant, l'espace libre et utilisable du cockpit ou encore la fiabilité sur le long terme sont peu étudiés et ces critères restent secondaires. Par contre, dans une mer formée, les multicoques sont perturbées car la surface mouillée après déjaugeage est augmentée de façon très importante, notamment parce que l'arrière des deux coques, en venant en appui sur les vagues a tendance à faire plonger l'avant du bateau, les coques pénètrent donc plus dans l'eau.
La traînée est augmentée et la vitesse est réduite. Dans les exemples cités, les unités du type offshore sont exclues car elles réclament une conception, une motorisation et un pilotage très particuliers. On constate que, si ces multicoques sont rapides, elles sont également très stables et de faible tirant d'eau, ce qui est très apprécié pour la navigation de plaisance.
Sur de nombreux bateaux, des volets réglables à tout moment en inclinaison, manuellement ou même de façon automatique sur les modèles les plus perfectionnés, sont disposés à l'arrière et permettent de faire varier l'angle d'attaque du bateau, en fonction des conditions de vitesse et de mer, ou selon qu'il est en cours de déjaugeage ou déjaugé.
Aussi, la présente invention a pour objet une structure navigante multipatins à déjaugeage, avec un moteur rapporté dans un logement de la coque mais avec une ligne d'arbre extérieure à la coque, fixe en direction, des moyens directionnels du type gouvernail, et un cockpit aménageable à la demande. La présente invention a aussi pour objet une coque de bateau du type multipatins à déjaugeage prévue pour être motorisée en en-bord ou hors-bord, qui combine les avantages des multicoques et des monocoques en éliminant les inconvénients associés spécifiquement à l'une ou l'autre de ces catégories.
L'invention propose également un mode de réalisation particulier d'agencement d'une motorisation pour l'un des modes préférentiels de coque multipatins.
Une telle coque présente de très nombreux avantages. En effet, la coque est très rapide et très stable, elle génère une traînée très réduite, elle franchit aisément une mer formée, après déjaugeage son angle d'attaque est très stable et sa surface mouillée très faible.
Sur cette même coque, l'angle d'inclinaison est néanmoins réglable en fonction des applications recherchées et de la motorisation dont est équipée la coque.
En ce qui concerne la motorisation, son agencement est compact avec une intégration de tous les circuits annexes et notamment des circuits de refroidissement, elle est très rapidement accessible par le dessous du bateau, et elle est isolée de la coque du point de vue du bruit et des vibrations.
Ce moteur peut donc être du type diesel, et la consommation de carburant est réduite d'une part grâce à l'utilisation de moteurs à bon rendement que sont les moteurs diesel et d'autre part du fait de la finesse de la coque et du peu de perturbations entraînées par la ligne d'arbre et d'hélice et par le déplacement de la coque dans l'eau.
La ligne d'arbre très particulière, contribue également aux économies de carburant, à la vitesse de pointe élevée, aux faibles perturbations, à la fiabilité de l'ensemble, et elle évite la mise en place d'un inverseur ou d'une boîte à vitesses tout en offrant une possibilité de manoeuvre directionnelle en marche arrière. Cette motorisation peut également entraîner une turbine de propulsion par jet d'eau.
On connaît de nombreuses coques multipatins et plus particulièrement le brevet US-A-3 075 488 qui décrit une coque avec deux patins avant disposés de part et d'autre de l'axe longitudinal du bateau. A l'arrière, la coque est aplatie dans sa partie médiane et au fur et à mesure que 1'on s'éloigne de l'axe longitudinal le long d'une ligne transversale, la coque remonte légèrement.
Des nervures sont ménagées dans l'espace situé entre les patins et elles se prolongent jusqu'à rejoindre la partie médiane aplatie de 1'arrière de la coque.
On constate que la surface aplatie arrière est étroite et longue et de plus disposée tout à fait à l'arrière puisqu'elle se prolonge jusqu'au tableau arrière. De même, les surfaces mouillées des deux patins avant sont d'une grande longueur et d'une faible finesse.
Ceci est un inconvénient majeur pour la traînée qui est augmentée puisque la finesse est égale au rapport de S2/A avec S la largeur de la surface mouillée considérée et A la surface mouillée correspondante.
Quant au nombre de Froude qui est égal à V/ gxL ou V est la vitesse, g la gravité et L la longueur de la surface mouillée dans le sens du déplacement, on constate qu'il est peu élevé, ce qui est préjudiciable au rendement du bateau. En effet, ce coefficient sans unité est un bon élément d'appréciation comparative en mécanique des fluides.
De plus, l'angle d'attaque est faible en navigation ce qui ne diminue pas non plus les surfaces mouillées. La preuve en est, c'est que les nervures se prolongent de l'avant jusqu'à la surface arrière aplatie, sur quasiment 2/3 de la longueur du bateau.
Dans ce brevet, on constate également que la coque présente un décrochement entre les patins avant et la surface aplatie arrière avec un changement de l'angle d'attaque immédiatement en amont de la surface aplatie arrière ce qui conduit à un effet de succion qui colle la coque sur l'eau et en plus d'augmenter la traînée, le déjaugeage est rendu plus difficile.
Le comportement sur l'eau d'une telle coque s'apparente plus à une monocoque. En effet, lors du franchissement d'une vague, la surface de contact avec l'eau avance puisque l'angle d'attaque est faible, ce qui déplace vers l'avant le centre de poussée, le nez se lève, ce qui a tendance à faire tanguer le bateau, voire à faire sauter la coque sur l'eau. De même pour le roulis, cette coque reste instable. En effet, l'écartement transversal des deux parties est réduit et la largeur de la surface aplatie arrière est également étroite, sans aucun élargissement, si bien que les appuis sont mal répartis. Ainsi, lorsque le bateau attaque une vague avec un angle légèrement oblique par rapport à la direction de déplacement de la coque, le patin qui attaque cette vague le premier est soulevé tandis que l'autre s'enfonce car la surface aplatie arrière ne permet pas de reprendre les efforts. Le bateau a donc tendance à rouler d'un patin sur l'autre.
De plus, si le bateau décolle de la surface de l'eau, après avoir attaqué une vague de cette façon, le mouvement de roulis amorcé n'ayant pas été interrompu lorsque la surface aplatie arrière était dans l'eau a tendance à se prolonger durant le vol, si bien que l'amplitude du saut doit être réduite pour éviter tout amerrissage dangereux.
Avec une telle coque, il faut donc impérativement naviguer à une vitesse très réduite dès qu'il y a formation de clapot. En virage, d'autant plus qu'il est serré, la surface intérieure du patin intérieur plus inclinée verticalement va accrocher, tandis que la surface extérieure du patin extérieur, plus arrondie, va piocher.
Ceci est également dû à l'étroitesse de la surface aplatie arrière, qui ne compense pas le roulis amorcé. On connaît le brevet anglais GB-A-1 273 692 qui décrit une coque en y avec deux patins latéraux à 1'avant.
Cette coque est essentiellement conçue avec une répartition de poids telle que les patins avant participent activement à la reprise du poids du bateau et ils présentent une surface mouillée importante.
Le poids est donc exercé de façon privilégiée sur les patins avant.
Les problêmes de finesse se posent encore pour ce mode de réalisation puisque les surfaces sont longues et étroites.
Dans ce cas, les patins sont fortement écartés mais il n'y a plus de surface d'appui plane à l'arrière.
Le déjaugeage reste difficile. De plus, ce bateau présente une instabilité en navigation. En effet, la tendance de ce bateau, à l'arrêt comme en navigation, est de piquer du nez.
Quant aux profils des patins, on peut constater que les bords extérieurs sont très relevés et que les bords intérieurs sont adoucis. Aussi, le bord extérieur du patin extérieur, lors d'un virage, va se bloquer et la force centrifuge aura tendance à retourner le bateau en cas de rapport vitesse/rayon de braquage trop important.
Il peut aussi se poser des problèmes de cavitation de l'hélice, en virage serré, car le flux d'eau arrivant sur l'hélice est faible.
En ce qui concerne les modes antérieurs de montage d'une motorisation dans une coque de bateau du type à patins, on connaît la demande de brevet NL-A-83000343 qui décrit un moteur avec une ligne d'arbre traversante, l'ensemble étant monté dans un fond de coque métallique. Ce fond de coque est ensuite rapporté sur une partie haute de coque par soudure.
Dans ce cas, il s'agit uniquement d'un procédé de fabrication d'un bateau et plutôt que d'introduire le moteur et la ligne d'arbre une fois la coque entièrement réalisée, ce qui est toujours délicat, on réalise un pré-montage de la motorisation dans le fond de coque avant de le souder au reste de la coque.
On remarque que l'accessibilité au moteur, après sondage, est identique aux autres coques de type connu car il est peu probable d'envisager de découper la coque pour procéder à des interventions sur le moteur. Par contre, si le moteur doit être changé, cette opération va requérir une telle découpe, mais cette opération présente des difficultés, notamment à cause de la dégradation des revêtements extérieurs de la coque et du fait simplement qu'il faut porter la coque équipée uniquement par la partie haute au lieu de la faire reposer sur sa ligne de quille comme cela est connu en marine.
On peut également constater que la propagation des bruits, la pénétration d'eau dans le coque par l'arbre notamment ne sont pas résolus puisque le bateau après fabrication est identique aux bateaux monocoques in bord de l'art antérieur avec un arbre d'hélice traversant.
La demande de brevet O-A-91 12170 décrit un montage semblable à celui de la demande de brevet précédente car le moteur est fixé sur une partie de coque qui ensuite soudée sur le reste de la coque.
Il n'y a plus de différence après montage, avec un moteur monté dans une coque par le dessus. Le temps de montage est sans doute diminué surtout lorsque le moteur est encombrant. Il semble surtout que ces procédés évitent de pénaliser la livraison du bateau car l'aménagement de la partie principale de la coque peut être réalisé pendant que le moteur est pré-monté parallèlement. Quant à l'étape de finalisation, elle est rapide et limite les perturbations sur la partie aménageable du bateau, puisqu'il s'agit d'une soudure. Il n'est pas prévu là encore de possibilités de démontage inverse et les interventions sur le moteur, y compris son changement se font par la partie supérieure.
Le brevet américain US-A-1 850 770 est très intéressant dans sa conception car il permet un échouage du bateau malgré la présence d'une ligne d'arbre traversante.
Ce résultat est obtenu par le montage de l'ensemble moteur dans un berceau articulé, par l'avant, à la coque par un axe, ce berceau étant monté à la façon d'un puits de dérive dans la partie centrale de la coque.
Le berceau peut ainsi pivoter autour de cet axe afin que la partie en- saillie sous la coque, c'est à dire la partie mouillée de l'arbre et de l'hélice soit rétractée dans la coque, supprimant ainsi toute mise en saillie et autorisant un appui du bateau sur le fond de la coque.
Il faut impérativement une liaison articulée avec la coque, ce qui limite fortement les possibilités d'isolation phonique par exemple, entre cette coque et le compartiment moteur.
De plus, le moteur n'est pas accessible par le dessous.
Le guidage de la partie articulée par rapport à la coque reste problématique. On constate également que la coque est ouverte pour recevoir le berceau dans sa totalité, ce qui oblige à prévoir des étanchéités sérieuses.
Enfin, ce montage ne présente aucun intérêt dans le cas de coque multipatins et il est probable que le berceau longitudinal induirait des modifications profondes de structures incompatibles avec les buts recherchés de vitesse élevée et de grande stabilité.
La présente invention a pour but de palier les inconvénients des coques de l'art antérieur et à cet effet, la structure navigante du type à déjaugeage, comprenant des moyens de propulsion à moteur, une coque prévue pour recevoir ces moyens de propulsion, et composée d'une partie haute aménageable située au dessus de la ligne de flottaison et une partie basse qui inclue les surfaces mouillées, cette partie basse étant divisée en une partie avant et une partie arrière suivant le sens de déplacement de la structure, la partie avant comprenant deux patins symétriques, la partie arrière comprenant une zone d'appui arrière comprenant au moins un patin se caractérise essentiellement en ce que les patins avant et arrière sont disposés de part et d'autre du centre de gravité de la structure le long de l'axe longitudinal de cette structure de façon que la zone d'appui arrière reçoive une charge supérieure à celle des patins avant et en ce que l'angle d'attaque de la coque par rapport à la surface de l'eau est positif quelle que soit la vitesse de navigation.
Selon une autre caractéristique, la finesse, après déjaugeage, égale à S /A, S étant la plus grande dimension transversale de la surface mouillée et A l'aire de cette surface mouillée, est plus grande pour la zone d'appui arrière que pour les patins avant, plus particulièrement la finesse de la surface arrière est comprise entre 1 et 4.
La profondeur des patins est en outre croissante, par rapport à la ligne de flottaison, de l'avant vers l'arrière de façon, après déjaugeage, à entrer en contact avec l'eau uniquement avec la partie arrière desdits patins, la zone d'intersection de ces patins avec l'eau, c'est à dire la surface mouillée, ayant une forme en fer de lance.
Suivant les variantes, la zone d'appui arrière comprend un patin unique central ou deux patins arrière disposés de part et d'autre et en amont du moteur.
Selon un mode de réalisation, la distance transversale qui sépare les patins avant est supérieure à la distance séparant les patins arrière ou les ailes du patin central en sorte que les vortex intérieurs crées par les bords intérieurs des patins avant se dirigent vers les bords extérieurs desdits patins arrière et central.
Pour la coque selon l'invention, la distance d qui sépare deux droites transversales a et b passant respectivement par les centres de gravité des patins avant et par le centre de gravité des patins arrière ou du patin central est adaptée en fonction de l'inertie de la structure et de la hauteur de vague ou de clapot prévue pour les conditions de navigation habituellement rencontrées.
La surface reliant les patins avant et se prolongeant jusqu'à la zone d'appui arrière est sensiblement plane et présente un angle d'attaque positif par rapport à la surface de 1'eau.
Selon une autre caractéristique, la surface mouillée, à l'arrêt, est sensiblement égale à la surface projetée de la coque sur la surface de l'eau.
Selon une variante de réalisation, la coque a une largeur arrière supérieure à la largeur avant, de façon que l'écart des patins arrière soit supérieur à l'écart des patins avant, ce qui augmente la stabilité, y compris en position de vol et permet éventuellement une motorisation double.
L'invention a également pour objet un mode de montage et d'agencement particulier d'un moteur en bord.
De nombreux avantages découlent des caractéristiques de la structure navigante objet de la présente invention et ils seront mentionnés au fur et à mesure de la description détaillée gui va suivre, concernant un mode de réalisation préférentiel ainsi que des variantes pour répondre à tous les besoins des navigations de plaisance, de commerce et pour les compétitions sportives.
Cette description est effectuée en regard des dessins annexés qui représentent : figure 1, une vue de dessous de la coque de la structure navigante, pour une motorisation en bord, - figure 2, une vue en élévation latérale avec mention des différentes lignes de flottaison, figure 3, une vue de face de la coque, figure 4, une vue de l'ensemble du berceau et de la motorisation rapportée sur la coque, - figure 5, une vue de dessus de la figure 4, figures 6 et 7, respectivement les vues de dessus et en élévation latérale de la version hors bord, similaires aux figures 1 et 2, figures 8 et 9, des vues de sections selon les lignes 8-8 et 9-9 de la figure 7,
- figure 10, une vue en élévation latérale d'une variante de réalisation de la figure 7, figures 11 et 12, des vues de sections selon les lignes 11-11 et 12-12 de la figure 10, et - figures 13, 14, 15 et 16, des vues identiques aux figures 6, 7, 8 mais pour une variante de réalisation, du type compétition.
Sur la figure 1, on a représenté une structure navigante selon l'invention qui comprend une partie avant 10 et une partie arrière 12 disposées suivant l'axe longitudinal 14 de la structure.
Les figures 2 et 3 permettront de mieux comprendre encore et de mieux visualiser le profil de la coque 16 de cette structure navigante. La partie avant 10 de la coque 16 comprend deux patins
18, 20 à section en V rejoints par un pont central 22.
La carène en V de chacun de ces patins est interrompue à la jonction des parties avant et arrière, c'est à dire sensiblement au milieu du bateau. Ainsi les deux patins se terminent par un plan transversal 24 et 26 incliné de l'ordre de 50°.
Le pont central 22 a comme seul rôle, la liaison des deux patins entre eux, l'ensemble étant monolithique, venu de moulage. La coque monolithique ainsi réalisée peut supporter un cockpit 28 en partie supérieure.
Ainsi qu'on peut le constater, la coque est complétée par un pontage avant 30 et un pare-brise 32, de type connu et correspondant à certaines applications en navigation de plaisance, un tel aménagement à cockpit fermé pouvant bien sûr être remplacé sur certains modèles par une console assis- debout, sans pontage.
La partie arrière 12 comprend une zone centrale d'appui
34 centrée par rapport à l'axe longitudinal du bateau et située en arrière des deux patins 18 et 20.
Cette zone centrale d'appui vient en saillie au droit de l'axe longitudinal 14 par rapport aux bords latéraux 36 et 38 qui sont relevés vers l'extérieur, comme on peut le constater sur la figure 3. La coque comprend en outre un logement 40 disposé à l'arrière de la zone centrale d'appui, qui se prolonge en hauteur jusqu'au niveau du cockpit.
Sur la figure 1, on a appelé a la ligne transversale passant par le centre de gravité des surfaces hachurées en forme de fer de lance qui représentent l'intersection de chacun des patins avec la surface de l'eau, donc la surface mouillée, lorsque la coque est déjaugée et b la ligne transversale passant par le centre de gravité de la zone centrale d'appui 34. On constate que la distance d qui sépare ces deux lignes transversales est courte, mais elle peut être aménagée en fonction des conditions de navigation le plus souvent rencontrées. La distance est essentiellement déterminée par le fait que le centre de gravité de la structure doit être en majeure partie, de l'ordre de 80%, reprise par la surface centrale d'appui arrière.
Cette caractéristique très particulière de la coque de la structure navigante selon l'invention est très importante.
En effet, lorsque la coque passe une vague, le contact avec les surfaces avant en forme de fer de lance, a tendance à relever l'avant de la structure, mais la distance d, relativement courte fait que la zone centrale d'appui vient aussi très rapidement en contact avec la vague.
Il se trouve que la légère inclinaison vers le bas de cette zone centrale d'appui, combinée avec le prolongement vers l'arrière des branches du V, complétée par le fait que les branches sont également très ouvertes, soulève l'arrière de la structure ce qui la fait piquer du nez et stabilise quasi instantanément la coque. Cet effet de stabilisation conduit à un tangage très peu prononcé de la structure lors du passage des vagues, ceci sans nuire à la finesse.
En effet, la finesse est le rapport du carré de la base arrière S de la zone mouillée, c'est à dire la plus grande dimension transversale, sur la surface A de cette zone mouillée.
Ainsi, S2 / A est amélioré puisque A n'est que très peu augmenté, tandis que £5 peut augmenter lorsque la coque s'enfonce dans l'eau, l'angle d'attaque étant relativement prononcé.
Par ailleurs, les vortex 42 crées par les faces intérieures de chacun des patins viennent buter sur les côtés de la zone centrale d'appui dont la surface d'intersection avec l'eau est sensiblement en y tronqué dont la pointe est orientée vers l'avant.
Ceci permet, là encore, de limiter les écoulements perturbants pour une navigation rapide et donc d'augmenter la vitesse en réduisant la consommation tout en conférant à cette coque un confort tout particulier par la stabilité induite par le triangle d'appui à haute vitesse que constituent les appuis des deux patins et de la zone centrale d'appui.
Un autre avantage de cette coque est la bonne tenue de cap résultant des "rails" que constituent les deux coques et la partie en saillie de la zone centrale d'appui.
La fabrication d'une telle coque d'effectué à l'aide de matériaux composites moulés de façon qu'elle soit réalisée en une seule pièce à l'exclusion du cockpit qui peut prendre des formes variées et qui est rapporté, le fond de coque restant identique, ceci de façon bien connus et mis en application par les chantiers de constructions de bateaux.
En outre, une construction à double enveloppe comportant à l'intérieur un matériau flottant confère à la structure navigante des qualités d'insubmersibilité, en plus de qualités d'insonorisation.
Sur la figure 2, les différentes lignes de flottaison ont été dessinées et référencées I, II, III et IV.
La ligne I correspond à la charge maximale admissible, la ligne II correspond à la ligne de flottaison à vide, là ligne III au déjaugeage et la ligne VI au plan de fond de coque.
On remarque que la surface de la structure navigante, projetée sur la surface de l'eau, est sensiblement identique à celle de la surface mouillée, à l'arrêt, c'est à dire la surface comprise à l'intérieur de la ligne de flottaison I.
La figure 3 porte les mêmes références numériques pour les parties communes visibles. Elle permet de mieux appréhender la forme de la coque.
Sur la figure 4, on a représenté la motorisation de la coque de la structure navigante selon l'invention et plus particulièrement le montage du moteur avec un berceau dans le logement 40 de la coque.
Le berceau 44 a une forme sensiblement parallélépipédique avec sa face supérieure 46, ouverte. Ce berceau comprend des pattes 48 avec silent blocs, prévues pour recevoir un moteur 50, représenté en trait discontinu sur cette figure 4 pour la simplification et la clarté de la figure.
Le berceau 44 comprend un bord 52 formant une aile extérieure sur toute sa périphérie, ce bord étant prévu pour coopérer avec un joint 54 d'étanchéité et des vis 56 de fixation sur la coque elle-même.
Le joint 54 d'étanchéité est de préférence situé au- dessus de la ligne de flottaison quelle que soit l'allure du bateau.
Le fond 58 du berceau est légèrement incliné et relevé vers l'arrière.
Ce fond comprend de plus un passage d'arbre 60, étanche.
Ce passage est un tube 61 solidaire d'un support 63 lui- même fixé sur le berceau, permettant de réaliser l'étanchéité autour de 1'arbre tournant.
Le tube 61 est fixé par l'une de ses extrémités et il comprend, à son autre extrémité, une bague intérieure 65, disposée autour de l'arbre rotatif, qui assure l'étanchéité. Le tube peut donc se déplacer légèrement et absorber notamment les vibrations sans que le support 63 subisse d'efforts importants.
Le berceau 44 comprend en outre un support d'arbre 62 comportant une platine 64 rapportée sur le berceau 44. Cette platine 64 soutient une patte 66 articulée par des silent blocs 68.
Cette patte 66 comprend à son extrémité libre une bague
70 dans laquelle est montée une entretoise 72 en caoutchouc, de type connu. Cette patte peut osciller autour de l'axe 74, comme indiqué par la flèche 76.
L'arbre d'hélice 78 passe à travers la bague 70 et son extrémité libre 80 est équipée d'une hélice 82 du type cavitante. Le support d'arbre 62 comprend également un organe de direction 84 composé d'un gouvernail proprement dit 86, de type annulaire, disposé à la périphérie extérieure immédiate de l'hélice.
L'épaisseur de cet anneau varie de l'avant vers l'arrière en augmentant et la largeur varie également en diminuant de L à 1 de la partie supérieure de l'anneau vers la partie inférieure, ceci afin d'éviter de perturber les écoulements et de diminuer la traînée.
Cet anneau est relié à un arbre de manoeuvre 88, fixé à sa partie supérieure, lui-même supporté par la platine 64, solidaire du berceau 44 grâce à un bras support 89 également solidaire de la patte 66 dans laquelle tourne l'arbre 78 de l'hélice 82.
Cet arbre de manoeuvre 88 peut donc tourner sur un secteur angulaire donné autour de l'axe 90, en évitant que la partie annulaire vienne en contact avec l'hélice.
Cet anneau est également équipé d'une prise d'eau 92, avec une ouverture orientée dans le sens opposé au sens de rotation de l'hélice. L' anneau est par ailleurs réalisé en un matériau ayant une résistance mécanique suffisante pour supporter la majeure partie du poids de la structure lorsque celle-ci est au sec car la partie inférieure de l'anneau se trouve en-dessous de la ligne IV de fond de coque. On a représenté de façon schématique la tringlerie 94 de commande reliant l'arbre de gouvernail au cockpit.
Le berceau 44 comprend de plus un organe de rétro- poussée 96 qui comprend une plaque 98 fixé à l'extrémité d'un bras articulé 100 par rapport à la platine 64 du support d'arbre.
Ce bras est solidaire du moyen de manoeuvre 102, en l'occurrence une tringlerie, qui permet un mouvement monte et baisse de la plaque 98 entre une position haute escamotée, représentée en trait plein, et une position basse de travail, représentée en trait discontinu.
La longueur du bras 100 est telle que la plaque en position de travail vienne se placer derrière le gouvernail annulaire tout en autorisant les rotations de ce gouvernail, position représentée schématiquement en trait discontinu. Selon ce mode de réalisation particulier, notamment représenté sur la figure 5, cette plaque comprend deux cavités symétriques par rapport à un plan vertical passant par le centre de l'hélice.
Selon un perfectionnement, il est possible de solidariser la plaque au gouvernail annulaire, ce qui permet d'augmenter le rendement car la plaque est toujours correctement orientée par rapport au flux d'eau poussé par l'hélice.
Il convient alors de prévoir une tringlerie articulée adaptée pour assurer le mouvement monte et baisse dans toutes les orientations du gouvernail.
En ce qui concerne le moteur 50, il s'agit dans le mode de réalisation prévu d'un moteur diesel, 4 cylindres, dérivé de l'automobile et marinisé. Le choix est fonction de l'encombrement et de la puissance nécessaire.
Le moteur 50 est orienté de façon que l'arbre de puissance 104 soit positionné vers l'avant, ceci de façon connue. Sur cet arbre, on a monté un pignon 106, prévu pour coopérer avec une courroie 108 plate et crantée qui, elle- même, coopère avec un boîtier transfert 110 solidaire du moteur 50.
Ce boîtier transfert comprend un pignon 112 prévu pour recevoir la courroie plate crantée, ce pignon 112 étant monté sur un arbre 114, monté libre en rotation dans un palier 116.
L'extrémité libre 114 comprend un demi-arbre 118 de cardan, lié au second demi-arbre 120 de ce cardan, lui-même solidaire de l'extrémité de l'arbre d'hélice 78, située à l'intérieur du berceau.
Entre le berceau 44 et les parois du logement 40, à l'avant du berceau, il est prévu une plaque amovible 122 ayant une section sensiblement à L avec des raidisseurs 124.
La branche verticale 126 du L est fixée par des vis 128 sur la paroi du logement 40 et la branche horizontale 130 du
L vient dans le prolongement de la zone centrale d'appui 34.
Le fonctionnement, les avantages, les qualités nautiques, et les nombreuses variantes de réalisation vont apparaître plus clairement à la lecture du descriptif des différentes phases de fonctionnement.
L'utilisateur, dans le cockpit, a accès à une commande d'accélération/décélération, une sélecteur marche avant / marche arrière, ainsi qu'une commande directionnelle à volant. La mise en marche à l'aide d'une batterie et d'un démarreur associé au moteur est effectuée par l'utilisateur sans manoeuvre particulière et dès la mise en marche, le fait que le moteur soit dans une enceinte fermée sur 1'extérieur et simplement ouverte vers la surface de l'eau, confère à l'ensemble des qualités d'amortissements acoustiques certaines.
De même, les vibrations sont doublement amorties par les silent blocs des pattes 48 supportant le moteur et par les moyens dé support du berceau 44 grâce aux ailes 52 du berceau et au joint 54 d'étanchéité et d'amortissement acoustique.
Lorsque l'utilisateur accélère en marche avant, l'arbre moteur 104 entraînant la courroie 108 provoque la mise en rotation de l'arbre d'hélice 78.
Le passage étanche 60 permet la mise en rotation de l'arbre 78 en évitant toute pénétration d'eau dans le berceau 44 .
L'arbre 78 tourne dans la bague 70 lubrifiée par l'eau et met en rotation l'hélice 82 fixée à son extrémité.
A petite vitesse, la coque n'est pas déjaugée et la totalité de l'hélice et du gouvernail est dans l'eau.
Dès que la vitesse est suffisante, le bateau déjauge et vient en appui sur les trois surfaces hachurées telles que représentées sur la figure 1.
La plaque amovible 122, faisant partie intégrante de la zone centrale d'appui participe au soutien de la coque et joue un rôle quant à l'incidence de la coque par rapport à la surface de 1'eau.
L'hélice est alors à moitié dans l'eau, à moitié dans l'air et fonctionne en mode cavitant, mode pour lequel elle a été dessinée.
Le gouvernail est toujours actif par le demi-anneau inférieur dont la largeur réduite limite aussi la traînée.
Lorsque le moteur est accéléré, il fournit une puissance plus importante qui se traduit par un déplacement sur ses appuis par rapport au berceau, ce qui provoque également un léger déplacement de l'ensemble de transmission et donc de l'arbre d'hélice 78.
La patte 66 équipée de la bague 70 oscille dans ce cas par rapport à la platine 64 autour de l'axe 74 grâce au silent bloc 68 et au montage d'un arbre souple.
Ceci permet de compenser les déplacements et les fléchissements de l'arbre.
De même, la bague de l'ouverture 60 ménagée dans le berceau 44 assure l'étanchéité y compris durant les mouvements en translation de l'arbre par rapport au berceau.
Les demi-cardans 118 et 120 compensent les défauts de d'alignement si bien que les pignons 106 et 112 restent parfaitement alignés et peuvent coopérer au mieux avec la courroie crantée 108. Le fait que l'arbre 88 de manoeuvre du gouvernail et l'anneau 86 du gouvernail lui-même soient également montés sur silent blocs par rapport à la platine 64, permet des mouvements simultanés du gouvernail, de l'arbre d'hélice et de l'hélice, avec la même amplitude et dans la même direction. Si l'utilisateur souhaite effectuer une marche arrière, il manoeuvre la tringlerie 102, ce qui a pour effet d'abaisser le bras 100 et la plaque 98.
Celle-ci vient se positionner derrière le gouvernail et reçoit l'ensemble du flux d'eau poussé par l'hélice.
Le gouvernail permet d'orienter ce flux vers l'une ou l'autre des cavités de cette plaque, ce qui conduit à une mise en marche arrière sur le côté correspondant.
L'hélice tourne toujours dans le même sens, y compris en marche arrière, ainsi que cela vient d'être expliqué.
Une telle structure navigante présente donc de nombreux avantages et notamment la combinaison d'un moteur en-bord avec les qualités d'accessibilité d'un moteur hors-bord.
En effet, pour accéder au moteur il suffit de démonter par le dessous le berceau 44 et de soulever la coque, ce qui libère la totalité du moteur, sans aucune intervention sur la coque elle-même. D'ailleurs le matériau composite utilisé permettrait plus difficilement encore que les coques métalliques, un découpage de la coque pour extraire le moteur.
On peut procéder à des changements de moteur très rapides ou à des réparations aisées, y compris pour la maintenance, même si celle-ci est limitée par le fait que le moteur proposé est un moteur de véhicule terrestre marinise donc d'un entretien faible et d'une fiabilité grande.
Les endroits les plus difficiles d'accès sont à portée de main.
Le fait que le moteur soit parfaitement protégé permet l'utilisation de moteurs de véhicules terrestres moyennant quelques adaptations mineures pour le mariniser.
La finesse de la coque, combinée au fait que les moteurs des véhicules terrestres sont peu gourmands, d'un bon rendement et d'une grande fiabilité, conduisent à des performances de vitesse, de consommation et de fiabilité particulièrement intéressantes.
En ce qui concerne le refroidissement de ces moteurs, il est prévu un échangeur eau-eau, de type connu, sur lequel la pompe de circulation est supprimée.
En effet, une prise d'eau telle que la prise d'eau 92 ménagée à l'intérieur de l'anneau 86 constituant le gouvernail 84 avec son orientation en sens opposé à celle de la rotation de l'hélice permet une circulation sous pression, l'hélice se comportant comme l'aube d'une pompe.
A vitesse réduite, la circulation naturelle est suffisante, grâce à l'aspiration produite par l'évacuation des gaz.
L'échappement des gaz s'effectue de façon connue avec le rejet de l'eau de refroidissement du circuit secondaire dans l'eau, ceci transversalement par rapport à l'axe de déplacement du bateau.
De tels échangeur et échappement sont bien connus mais on remarque à nouveau que les éléments qui composent l'échangeur et l'échappement sont solidaires du berceau.
Ils sont donc démontés avec le moteur, simultanément, sans manoeuvre particulière.
La coque ne subit aucun perçage, aucune modification de fixation.
Il suffit de prévoir, lors de la fabrication de la coque le positionnement et l'inclusion d'inserts pour la fixation du berceau.
La coque est de préférence réalisée en un matériau sandwich et de la mousse est injectée entre les couches extérieures de façon à améliorer l'isolation acoustique sans alourdir la structure. Sur les figures 6 à 11, on a représenté une variante de réalisation plus particulièrement applicable aux moteurs hors-bord, le moteur représenté portant la référence 250.
Ce moteur n'est pas décrit en détail car il est de type connu, vendu dans le commerce et disposé selon les prescriptions du constructeur, sans modification pour une adaptation sur la coque qui va être décrite.
Les références des éléments identiques à la version en- bord porte les mêmes références augmentées de 200.
En effet, dans ce cas le logement pour les moyens moteurs est supprimé puisqu'il ne se justifie plus, l'accès au moteur hors-bord s'effectuant directement par ouverture du capot moteur, soit lorsque le moteur est fixé sur la coque, soit sur banc, après démontage du moteur, cette opération étant aisée. Sur la figure 6, on remarque la position plus avancée des patins avant pour une adaptation à des conditions de navigation le plus souvent rencontrées, différentes des précédentes.
La zone d'appui arrière 234 comprend deux patins distincts 234 T et 234 B, tribord et bâbord, à proximité immédiate du tableau arrière afin que le centre de gravité se situe, après déjaugeage, au droit de cette zone d'appui arrière, de façon semblable à l'application au moteur en- bord. En partie médiane longitudinale, le flux d'eau peut circuler sans perturbation, ce qui conduit à une très bonne alimentation en eau de l'hélice du moteur hors-bord, limitant grandement l'effet de cavitation, y compris en virage.
L'effet de vortex engendré par les patins avant assure une bonne tenue de cap en stabilisant latéralement la coque, comme dans la version en-bord.
On remarque aussi que les effets de tangage sont limités par les points d'appui avant et arrière et par le report du centre de gravité à proximité de la zone d'appui arrière. De plus, les angles d'attaque des patins avant et des deux patins arrière sont sensiblement identiques.
La partie centrale ne comporte aucun changement de pente marqué, si bien que l'effet de dépression est supprimé lors du début de déjaugeage et immédiatement après, le dessous de la partie médiane de la coque est au dessus de la surface de l'eau avec libre circulation de l'air.
Le roulis est également maîtrisé par l'écartement des patins avant mais surtout par celui des patins arrière qui devraient être par leurs extrémités latérales au moins aussi écartés que les patins avant, voire avec un écart supérieur. Cette contrainte est difficile à réaliser sur les coques destinées à la plaisance mais présente tout son intérêt pour les coques de compétition comme indiqué ultérieurement dans la description.. On remarque que l'agencement selon l'invention conduit à des surfaces mouillées étroites longitudinalement, avec une forme en fer de lance, ce qui diminue la traînée par augmentation de la finesse S2/A, et donc augmente les performances de la structure navigante. Sur les figures 10, 11 et 12, on a prévu des ailerons latéraux avant 202 et arrière 204, dans le prolongement latéral des patins d'appui avant et arrière. De tels ailerons complètent les qualités de la structure navigante.
Aussi, dans le cas de coques puissamment motorisées, en virage, les ailerons interdisent à la structure navigante de piocher.
Les figures 13 à 16 correspondent à une variante de réalisation du type compétition.
La coque comprend également deux patins d'appui latéraux avec un écartement supérieur aux patins avant, ceci au préjudice de l'habitabilité qui est réduite mais qui n'est pas recherchée dans ce type d'application au domaine sportif.
L'écartement supérieur des patins arrière confère également une forme delta à la coque si bien que son comportement est excellent y compris lorsque la coque vole au-dessus de l'eau après un passage de vague par exemple.
Latéralement, la coque a des profils en aile avec un canal central.
Toutes les caractéristiques des modes de réalisation précédents sont conservées et il est prévu pour cette version compétition une motorisation double, soit par une motorisation unique au droit de chacune des zones d'appui, soit par une motorisation centrale unique entraînant deux hélices 300 telles que représentées. On retrouve également les sections mouillées en fer de lance et plus spécialement en fer de lance tronqué pour les patins arrière.
L'ensemble des structures navigantes décrites sont de préférence réalisées en matériaux composites afin d'obtenir les formes particulières recherchées, pour une meilleure isolation phonique avec une faible propagation des vibrations.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Structure navigante du type à déjaugeage, comprenant des moyens de propulsion à moteur (50,200,300), une coque (16,216,316) prévue pour recevoir ces moyens de propulsion, et composée d'une partie haute aménageable située au dessus
5 de la ligne de flottaison et une partie basse qui inclue les surfaces mouillées, cette partie basse étant divisée en une partie avant (10,210,310) et une partie arrière (12,212,312) suivant le sens de déplacement de la structure, la partie avant comprenant deux patins symétriques (18,20 ; 218,220 ;
10318,320) et la partie arrière comprenant une zone d'appui arrière (34,234,334) comprenant au moins un patin, caractérisée en ce que les patins avant et arrière sont disposés de part et d'autre du centre de gravité de la structure le long de l'axe longitudinal de cette structure de
15 façon que la zone d'appui arrière reçoive une charge supérieure à celle des patins avant et en ce que l'angle d'attaque de la coque par rapport à la surface de l'eau est positif quelle que soit la vitesse de navigation.
2. Structure navigante selon la revendication 1, 20 caractérisée en ce que, après déjaugeage, la finesse, qui est égale à S2/A, S étant la plus grande dimension transversale de la surface mouillée et A l'aire de cette surface mouillée, est plus grande pour la zone d'appui arrière que pour les patins avant. 25
3. Structure navigante du type déjaugeage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la finesse de la surface arrière est comprise entre 1 et 4.
4. Structure navigante selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisée en ce que les patins avant (18,20 ; 218,220 ;
30318,320) ont une section sensiblement en V dont la profondeur est croissante, par rapport à la ligne de flottaison, de l'avant vers l'arrière de façon, après déjaugeage, à entrer en contact uniquement avec la partie arrière desdits patins, la zone d'intersection de ces patins avec l'eau, c'est à dire
35 la surface mouillée, ayant une forme en fer de lance.
5. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que, dans le cas d'un moteur en-bord avec une ligne d'arbre fixe, la zone d'appui arrière (34) comprend un patin central unique disposé en amont du moteur, le profil de la partie arrière étant tel que la surface mouillée de ce patin central, après déjaugeage, est une surface en V tronquée, orientée pointe vers l'avant, ailes élargies vers l'arrière.
6. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la zone d'appui arrière comprend deux patins arrière (234,334), ces patins arrière étant disposés de part et d'autre et en amont du moteur.
7. Structure navigante selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la distance transversale qui sépare les patins avant est supérieure à la distance séparant les patins arrière ou les ailes du patin central en sorte que les vortex intérieurs crées par les bords intérieurs des patins avant se dirigent vers les bords extérieurs desdits patins arrière et central.
8. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance d qui sépare deux droites transversales a et b passant respectivement par les centres de gravité des patins avant et par le centre de gravité des patins arrière ou du patin central est adaptée en fonction de l'inertie de la structure et de la hauteur de vague ou de clapot prévue pour les conditions de navigation habituellement rencontrées.
9. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface (22,222,322) reliant les patins avant et se prolongeant jusqu'à la zone d'appui arrière est sensiblement plane et présente un angle d'attaque positif par rapport à la surface de l'eau.
10. Structure navigante selon la revendication 9, caractérisée en ce que cette surface centrale (22,222,322) est lisse et dégagée de façon à autoriser une circulation libre du flux d'eau vers les moyens de propulsion, en virage comme en ligne droite.
11. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la surface mouillée, à l'arrêt, est sensiblement égale à la surface projetée de la coque sur la surface de l'eau.
12. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des ailes
(202,204) sont ajoutées latéralement à la coque dans la continuité des patins avant et arrière.
13 Structure navigante du type à déjaugeage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 et 8 à 12, caractérisée en ce que la coque a une largeur arrière supérieure à la largeur avant, de façon que l'écart des patins arrière soit supérieur à l'écart des patins avant, ce qui augmente la stabilité, y compris en position de vol et permet éventuellement une motorisation double.
14. Structure navigante du type à déjaugeage, comprenant une cocjue selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un logement
(40) ménagé dans la coque et ouvert sur le dessous, prévu pour recevoir les moyens moteurs (50) , un berceau (46) indépendant fixé sur la coque dans ledit logement et supportant les moyens moteurs, avec interposition de moyens
(54) d'étanchéité et d'amortissement acoustique, au moins une ligne d'arbre d'hélice (78) , indépendante de la coque, montée dans une ouverture (60) avec étanchéité à travers le fond de ce berceau.
15. Structure navigante selon la revendication 14, caractérisée en ce que le berceau a une forme sensiblement parallélépipédique ouverte sur toute sa face supérieure, avec des bords faisant saillie sur l'extérieur et prévus pour coopérer avec les moyens de fixation solidaires de la coque, à la périphérie du logement, les moyens d'étanchéité et d'amortissement acoustique étant interposés entre la coque et le berceau, de façon préférentielle au dessus de la surface de l'eau.
16. Structure navigante selon la revendication 14 ou 15, caractérisée en ce que le berceau comprend un support d'arbre, disposé à l'extérieur et à l'arrière de ce berceau.
17. Structure navigante selon la revendication 16, caractérisée en ce que le support d'arbre comprend une platine fixée sur le berceau à l'arrière dudit berceau et une patte (66) articulée par des silent blocs sur la platine par l'une de ses extrémités et munie à son extrémité libre d'une bague (70,72) à travers laquelle passe l'arbre d'hélice.
18. Structure navigante selon l'une des revendications
16 ou 17, caractérisée en ce que l'arbre d'hélice (78) est uniquement mobile en rotation sur lui-même et le support (62) d'arbre est complété par un organe de direction (84) qui comprend un gouvernail (86) annulaire monté autour de l'hélice (82) et solidaire d'un arbre (88) de manoeuvre à sa partie supérieure.
19. Structure navigante selon la revendication 18, caractérisée en ce que le gouvernail (86) annulaire a une épaisseur qui augmente de l'avant vers l'arrière et une largeur qui diminue de la partie supérieure de l'anneau vers la partie inférieure.
20. Structure navigante selon la revendication 18 ou 19, caractérisée en ce que l'arbre (88) de manoeuvre de ce gouvernail est également monté pivotant à l'extrémité d'un bras support (89) lui-même articulé par rapport à la platine
(64) du support d'arbre et également solidaire de la patte
(66) dans laquelle tourne l'arbre d'hélice (78) de façon à permettre au gouvernail annulaire de suivre les déplacements éventuels de l'arbre d'hélice (78) et de l'hélice.
21. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications 18, 19 ou 20, caractérisée en ce que le gouvernail (86) annulaire a une résistance mécanique suffisante pour supporter la majeure partie du poids de la structure navigante, lorsque celle-ci est au sec.
22. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, caractérisée en ce que, afin d'effectuer des marches arrière, le berceau (44) comprend un organe (96) de rétro-poussée, escamotable, directionnel.
23. Structure navigante selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, caractérisée en ce que le berceau (44) comprend un boîtier (110) transfert composé d'un palier fixé au moteur dans lequel tourne librement un arbre
(114) dont l'une des extrémités est reliée par une courroie (108) et des pignons (106,112) à l'arbre (104) de puissance du moteur et dont l'autre extrémité est reliée à au moins un arbre d'hélice directement ou par interposition d'au moins un organe de liaison du type cardan ou arbre de liaison.
24. Structure navigante selon l'une quelconques des revendications 14 à 23, caractérisée en ce que l'eau extérieure de refroidissement est mise en circulation par l'aspiration due à l'évacuation des gaz d'échappement, au ralenti et à une circulation dynamique générée par une prise d'eau (92) tangentielle fixée en partie haute du gouvernail
(86), à l'intérieur de l'anneau, et ouvrant dans le sens contraire du sens de rotation de l'hélice (82) .
25. Structure navigante selon l'une quelconques des revendications 14 à 24, caractérisée en ce que l'hélice (82) est du type cavitante.
26. Structure navigante selon l'une quelconques des revendications précédentes, caractérisée en ce que le bord de fuite de la zone d'appui arrière est un élément amovible rapporté qui autorise les réglages d'incidence de la coque par rapport à la surface de l'eau et le réglage du flux d'eau vers l'hélice.
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