FR3016340A1 - Aile de propulsion pour navire a voilure enroulable verticalement - Google Patents

Abstract

Aile (2) de propulsion d'un navire (1), comprenant un mât (5) définissant un bord (6) d'attaque, un espar (7) inférieur, un espar (8) supérieur et une voilure (9) pouvant être déployée entre une position haute, dans laquelle la voilure s'étend entre l'espar (7) inférieur et l'espar (8) supérieur, et une position basse, dans laquelle la voilure (9) est rassemblée au voisinage de l'espar (7) inférieur, dans laquelle l'aile (2) de propulsion comprend un nez (10) définissant un bord (11) de fuite, la voilure (9) s'étendant alors entre le mât (5) et le nez (10), et un système (12) d'enroulement de la voilure (9), logé dans l'espar (7) inférieur de sorte à enrouler la voilure (9) lorsque celle-ci est en position basse.

Description

AILE DE PROPULSION POUR NAVIRE A VOILURE ENROULABLE VERTICALEMENT L'invention à trait à la propulsion des navires et plus particulièrement à la propulsion vélique des navires. Une des premières sources de propulsion des navires a été l'utilisation des forces véliques. Les voiles travaillent de deux manières, soit en écoulement décroché, c'est à dire en orientant la voile perpendiculairement à la direction du vent, soit en écoulement attaché, c'est à dire dans une direction sensiblement parallèle à la direction du vent, créant ainsi une force de portance apte à mouvoir le bateau. Il est connu d'utiliser des voilures rigides en lieu et place des voilures souples en raison des avantages que de telles voilures rigides présentent par rapport aux voilures souples, notamment en termes d'efficacité. En effet, les voilures rigides permettent aux navires de remonter plus proche du vent et induisent une traînée inférieure à celle d'une voilure souple. On cherche généralement à diminuer la traînée, qui par définition s'oppose à l'avancement.

Le document EP 1 520 781 (MORANDI) propose une aile de propulsion pour navire, comprenant un mât, une bôme supérieure en tête de mât, une bôme inférieure en pied de mât et une voilure pouvant être déployée entre une position haute dans laquelle elle s'étend entre la bôme supérieure et la bôme inférieure et une position basse dans laquelle la voilure est écartée de la bôme supérieure. Ce document ne décrit malheureusement pas la manière dont la voilure est rangée dans sa position basse. Or une voilure non rangée peut se révéler dangereuse : en effet, elle augmente les interventions manuelles de l'équipage, encombre le pont du navire, et présente un risque d'accident pour les membres d'équipage. De plus, ne pas (ou mal) ranger une voile réduit sa longévité.

D018 B002 FR - TQD Une voilure non ou mal rangée peut également retenir de l'eau des lames se brisant sur le pont, générant ainsi un surpoids nuisible à la marche et à la stabilité du navire.

Un premier objectif est de proposer une aile de propulsion pour navire, permettant de stocker la voilure sans encombre lorsque celle-ci n'est pas ou partiellement utilisée. Un deuxième objectif est de proposer une aile de propulsion pour navire, permettant de réduire la prise au vent de l'aile lorsque le navire est amarré. Un troisième objectif est de proposer une aile de propulsion pour navire, adaptable aux différentes forces du vent et conditions 15 météorologiques. Un quatrième objectif est de proposer une aile de propulsion pour navire, permettant d'abaisser le centre de gravité du navire. 20 Un cinquième objectif est de proposer une aile de propulsion pour navire, simple d'utilisation. A cet effet, il est proposé, en premier lieu, une aile de propulsion d'un navire, comprenant un mât définissant un bord d'attaque, un espar 25 inférieur, un espar supérieur et une voilure pouvant être déployée entre une position haute, dans laquelle la voilure s'étend entre l'espar inférieur et l'espar supérieur, et une position basse, dans laquelle la voilure est rassemblée au voisinage de l'espar inférieur, dans laquelle l'aile de propulsion comprend un nez définissant un bord de fuite, la 30 voilure s'étendant alors entre le mât et le nez, et un système d'enroulement de la voilure, logé dans l'espar inférieur de sorte à enrouler la voilure dans sa position basse. Le logement du système d'enroulement dans l'espar inférieur permet de 35 réduire le poids dans le haut de l'aile et ainsi d'améliorer la stabilité du navire lorsque celui-ci est en route. D018 B002 FR - TQD Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison : l'aile comprend une poutre de renfort s'étendant entre l'espar supérieur et l'espar inférieur. ; - la poutre de renfort comprend une glissière s'étendant entre l'espar supérieur et l'espar inférieur ; - la voilure comprend un support de voilure définissant un plan inférieur, apte à venir en appui sur une surface supérieure de l'espar inférieur en position basse de la voilure, et un plan supérieur, apte à venir au contact d'une surface inférieure de l'espar supérieur en position haute de la voilure ; - le support de voilure comprend une ouverture, dans laquelle est reçue la poutre, et au moins un doigt apte à coopérer avec la glissière de la poutre de renfort ; la voilure comprend deux volets reliés l'un à l'autre par le support de voilure ; l'espar inférieur comprend un caisson dans lequel est logé le système d'enroulement de la voilure ; - l'aile comprend des barreaux de renfort, s'étendant entre le mât et le nez de l'aile, et le support de voilure comprend une rainure par laquelle les barreaux de renfort traversent le support de voilure lorsque la voilure est déplacée d'une position à une autre ; l'aile comprend une aile principale et une aile secondaire raccordée à l'aile principale au moyen d'un bras supérieur et d'un bras supérieur, l'aile secondaire étant orientable par rapport à l'aile principale. Il est proposé, en second lieu, un navire équipé d'une aile de propulsion telle que présentée ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : D018 B002 FR - TQD - la figure 1 est une vue en perspective de dessus d'un navire comprenant une aile de propulsion munie d'une voilure ; - la figure 2 est une vue en perspective de dessus d'une aile de propulsion, la voilure étant dans une position haute ; la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2 dans laquelle la voilure est dans une position intermédiaire, cette vue incluant, en médaillon, un détail montrant le guidage de la voilure sur l'aile ; la figure 4 est une vue en perspective de dessus d'une variante de l'aile de propulsion dans la quelle la voilure est en position basse ; la figure 5 est une vue schématique en coupe montrant la voilure et un mécanisme d'enroulement de la voilure ; la figure 6 est une vue de dessus d'un support de voilure.

Sur la figure 1 est représenté un navire 1 comprenant une aile 2 de propulsion. L'aile 2 est montée en rotation sur un pont 3 du navire 1, sensiblement perpendiculairement à celui-ci, au moyen d'une base 4 solidaire du pont 3. L'aile 2 est ainsi pivotante autour d'un axe sensiblement perpendiculaire au pont 3 du navire 1.

L'aile 2 de propulsion comprend un mât 5 définissant un bord 6 d'attaque, un espar 7 inférieur, un espar 8 supérieur et une voilure 9 pouvant être déployée entre une position haute, dans laquelle la voilure s'étend entre l'espar 7 inférieur et l'espar 8 supérieur, et une position basse, dans laquelle la voilure 9 est rassemblée au voisinage de l'espar 7 inférieur. L'aile 2 de propulsion comprend également un nez 10 qui définit un bord 11 de fuite de l'aile 2. La voilure 9 s'étend ainsi entre le mât 5 et le nez 10. L'aile 2 comprend en outre un système 12 d'enroulement de la voilure 9, logé dans l'espar 7 inférieur de sorte à enrouler la voilure 9 dans sa position basse.

Le mât 5 comprend un profilé creux, sensiblement en forme de demi-ellipse formant une cavité 13, qui définit le bord 6 d'attaque de l'aile 2. D018 B002 FR - TQD Sur le mât 5 sont montés, respectivement en tête de mât 5 et en pied de mât 5, l'espar 8 supérieur et l'espar 7 inférieur. Les espars 7, 8 ont une forme sensiblement triangulaire et sont solidaires du mât 5 de sorte à accompagner celui-ci dans sa rotation, ce qui permet d'orienter l'aile 2 à volonté. Le nez 10, qui s'étend à une extrémité des espars 7, 8 opposée au mât 5, présente en section horizontale une forme de gouttière à profil elliptique délimitant une gouttière 14. Afin de renforcer structurellement l'aile 2 de propulsion, celle-ci comprend une poutre 15 de renfort s'étendant entre l'espar 8 supérieur et l'espar 7 inférieur.

Selon un mode de réalisation particulier représenté sur la figure 4, l'aile 2 comprend des barreaux 16 qui s'étendent entre le mât 5 et le nez 10, les barreaux 16 venant traverser la poutre 15.

Selon un mode de réalisation représenté sur les figures, la poutre comprend un profilé sensiblement parallélépipédique et présente, sur des faces parallèles à un plan défini entre le mât 5 et le nez 10, une glissière 17 qui s'étend entre l'espar 8 supérieur et l'espar 7 inférieur.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, dans le but de réduire le poids de l'aile 2 afin d'abaisser le centre de gravité du navire 1 pour lui assurer une meilleure stabilité, la poutre 15 de renfort et les barreaux 16 sont formés de profilés creux offrant une bonne résistance mécanique tout ayant un poids contenu.

La voilure 9 comprend deux volets 18 (dont un seul est visible sur les figures) placés de part et d'autre des espars 7, 8, ces volets 18 étant reliés par un support 19 de voilure 9 monté glissant sur la poutre 15.

Le support 19 (représenté sur la figure 6) se présente sous forme d'un plat de forme sensiblement trapézoïdale arrondie et, à ses deux extrémités opposées, présente des formes arrondies aptes à coopérer D018 B002 FR - TQD respectivement avec la cavité 13 du mât 5 et avec la gouttière 14 du nez 10. Le support 19 est délimité verticalement par un plan 20 supérieur et un plan 21 inférieur.

Le support 19 comprend également au moins une ouverture 22 dans laquelle est reçue la poutre 15, et au moins un doigt 23 apte à coopérer avec la glissière 17 de la poutre 15 de renfort, le support 19 étant de la sorte mobile en translation le long de la poutre 15 de renfort.

Enfin, le support 19 peut comprendre une rainure 24 (comme cela est représenté en pointillés sur la figure 6) pour permettre le passage des barreaux 16 au travers du support 19 lorsque la voilure 9 est déplacée d'une position à une autre.

La voilure 9 peut alors être déployée entre sa position haute et sa position basse le long de la poutre 15 de renfort. Ainsi, lorsque la voilure 9 est en position haute (figure 2) le plan 20 supérieur vient au contact d'une surface 25 inférieure de l'espar 8 supérieur, tandis que, lorsque la voilure 9 est en position basse (figure 4), le plan 21 inférieur vient en appui sur une surface 26 supérieure de l'espar 7 inférieur. En outre, la voilure 9 peut adopter toute position intermédiaire (figure 3) entre sa position basse et sa position haute de sorte à adapter la prise au vent de l'aile 2 de propulsion en fonction de la force du vent. Le support 19 permet d'empêcher, lorsque la voilure 9 est en position intermédiaire, que l'air ne s'engouffre pas entre les deux volets 18 de la voile 9, ce qui pourrait entraîner une augmentation de pression entre les deux volets 18 et, ainsi, une déchirure de la voilure 9. La voilure est mue entre ses différentes positions au moyen d'un système (non représenté), par exemple un treuil, permettant de déplacer le support 19 le long de la poutre 15 de renfort. 35 Le système 12 d'enroulement est stocké dans l'espar 7 inférieur comme cela est visible sur la figure 5. A cet effet, l'espar 7 inférieur comprend au moins un caisson 27 (et en l'espèce deux caissons 27, de part et D018 B002 FR - TQD 30 d'autre de l'espar 7 inférieur) dans lequel est reçu le système 12 d'enroulement de la voilure 9. Comme on le voit sur la figure 5, l'espar 7 inférieur comprend une fente 28 par laquelle le volet 17 de la voilure 9 entre ou sort du caisson 27.

Le système 12 d'enroulement comprend un axe 29 et un moteur (non représenté) permettant l'entrainement en rotation de l'axe 29, la commande du moteur du système 12 d'enroulement de la voilure 9 étant couplée à la commande de déplacement du support 19 de voilure 9.

Ainsi, lorsque la voilure 9 est mue pour atteindre la position souhaitée, le système 12 d'enroulement de la voilure 9 enroule ou déroule la voilure 9 afin que celle-ci ne vienne pas encombrer le pont 3 du navire. Selon un mode particulier de réalisation, le navire 1 peut être équipé d'une aile 30 de propulsion multiple, comme illustré sur les figures 7 et 8. Cette aile 30 de propulsion multiple comprend une aile 2 principale et une aile 2 secondaire de dimensions inférieures. Les ailes 2 sont reliées l'une à l'autre au moyen d'un bras 31 supérieur et d'un bras 32 inférieur. Les bras 31, 32 sont fixes par rapport à l'aile 2 principale, tandis que l'aile 2 secondaire est montée pivotante sur les bras 31, 32. L'aile 30 peut ainsi être courbée de sorte à améliorer la prise au vent, au bénéfice de l'efficacité de la propulsion du navire 1.

La figure 7 illustre les mouvements d'un flux 33 d'air sur une aile 30 de propulsion multiple. Cette aile 30 comprend une aile 2 supplémentaire (appelée aile tertiaire). Des brèches formées entre les ailes 2 permettent d'accélérer les flux 33 d'air sur l'extrados, c'est à dire sur la partie externe de l'aile 2 lorsque celle-ci est courbée, augmentant ainsi la portance et, par voie de conséquence, le rendement de l'aile 2, sur la base du principe de Venturi. Un navire 1 peut ainsi être équipé d'une ou plusieurs aile(s) 2 de propulsion simple(s) (telle que représentée sur les figures 1 à 4), d'une ou plusieurs aile(s) 2 de propulsion double(s) ou triple(s) (telle que D018 B002 FR - TQD représentée sur les figures 7 et 8) ou d'une combinaison d'ailes 2 simples et doubles ou triples. Enfin, une aile 2 peut être utilisée sur des navires 1 de différents tonnages ou de différents types, seules ses dimensions seront adaptées à la taille du navire 1 sur lequel l'aile sera montée. Parmi les avantages procurés par l'aile 2 de propulsion présentée ci-dessus, on peut citer: le stockage de la voilure 9 dans le caisson 27 de l'espar 7 inférieur, permettant une circulation facile autour de l'aile 2 de propulsion sans risque de trébucher sur la voilure 9 ; l'adaptation de la surface de voilure 9 exposée au vent en fonction des conditions météorologiques et/ou du besoin de propulsion, la voilure 9 pouvant adopter différentes positions ; l'amélioration de la stabilité du navire 1, l'aile 2 ne comprenant que très peu d'éléments lourds dans sa partie haute, et la simplicité d'utilisation, la commande d'enroulement ou de déroulement de la voile étant couplée à la commande de déplacement du support 19 de voilure. D018 B002 FR - TQD

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Aile (2) de propulsion d'un navire (1), comprenant un mât (5) définissant un bord (6) d'attaque, un espar (7) inférieur, un espar (8) supérieur et une voilure (9) pouvant être déployée entre une position haute, dans laquelle la voilure s'étend entre l'espar (7) inférieur et l'espar (8) supérieur, et une position basse, dans laquelle la voilure (9) est rassemblée au voisinage de l'espar (7) inférieur, caractérisée en ce que l'aile (2) de propulsion comprend un nez (10) définissant un bord (11) de fuite, la voilure (9) s'étendant alors entre le mât (5) et le nez (10), et un système (12) d'enroulement de la voilure (9), logé dans l'espar (7) inférieur de sorte à enrouler la voilure (9) dans sa position basse.
2. 2. Aile (2) selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend une poutre (15) de renfort s'étendant entre l'espar (8) supérieur et l'espar (7) inférieur.
3. 3. Aile (2) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la poutre (15) de renfort comprend une glissière (17) s'étendant entre l'espar (8) supérieur et l'espar (7) inférieur.
4. 4. Aile (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la voilure (9) comprend un support (19) de voilure (9) définissant un plan (21) inférieur, apte à venir en appui sur une surface (26) supérieure de l'espar (7) inférieur en position basse de la voilure (9), et un plan (20) supérieur, apte à venir au contact d'une surface (25) inférieure de l'espar (8) supérieur en position haute de la voilure (9).
5. 5. Aile (2) selon la revendication 4, caractérisée en ce que le support (19) de voilure (9) comprend une ouverture (22), dans laquelle la poutre (15) est reçue, et au moins un doigt (23) apte à coopérer avec la glissière (17) de la poutre (15) de renfort. D018 B002 FR - TQD
6. 6. Aile (2) selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisée en ce que la voilure (9) comprend deux volets (18) reliés l'un à l'autre par le support (19) de voilure (9).
7. 7. Aile (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'espar (7) inférieur comprend un caisson (27) dans lequel est logé le système (12) d'enroulement de la voilure (9).
8. 8. Aile (2) selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que l'aile (2) comprend des barreaux (16) de renfort, s'étendant entre le mât (5) et le nez (10) de l'aile, et le support (19) de voilure (9) comprend une rainure (24) par laquelle les barreaux (16) de renfort traversent le support (19) de voilure (9) lorsque la voilure (9) est déplacée d'une position à une autre.
9. 9. Aile (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'aile (2) comprend une aile (2) principale et une aile (2) secondaire raccordée à l'aile (2) principale au moyen d'un bras (31) supérieur et d'un bras (31) supérieur, l'aile (2) secondaire étant orientable par rapport à l'aile (2) principale.
10. 10. Navire (1) équipé d'une aile (2) de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes. D018 B002 FR - TQD