FR2725686A1 - Systeme anti-derive pour navire eolien - Google Patents

Abstract

Cette invention est relative à un navire éolien qui possède un gouvernail (3) et qui est caractérisé en ce qu'un aileron orientable (6), dont une partie est immergeable, est rapporté à la coque (2) du navire, la position angulaire de cet aileron orientable (6) par rapport à l'axe longitudinal du navire étant réglable par des moyens de commande (9, 17, 18, 19) liés au gouvernail (3).

Description

La présente invention est relative à un navire éolien.

Un navire éolien utilise comme force motrice, la force du vent. Excepté le cas particulier où la direction du vent coïncide avec l'axe du navire, la force du vent s'appuyant sur le navire se décompose en deux composantes : une force propulsive suivant l'axe du navire et une force perpendiculaire à cet axe qui tend à déplacer le navire latéralement. Ce phénomène de déplacement latéral est aussi appelé "dérive".

Pour augmenter les performances du navire à progresser suivant la direction de son axe longitudinal, il est nécessaire de minimiser la dérive.

Cet impératif intervient dans le dessin des carènes des navires à voile, et conduit généralement à disposer des appendices dont la forme est étudiée pour présenter à la fois une résistance hydrodynamique maximum à la dérive et une résistance minimum à l'avancement.

Suivant leurs caractéristiques de construction, ces appendices sont appelés quille, aileron ou dérive.

Mais, ce type d'appendices utilisé présente souvent de nombreux inconvénients.

En effet, ils constituent une complication dans la construction des navires, notamment dans la nécessité de renforcer la coque à l'endroit de leurs fixations, généralement au voisinage de l'aplomb du centre de voilure. On utilise souvent pour cela des varangues, ou des ouvertures à travers la coque appelées "puits de dérive
Ils sont une cause de fragilité, soit au niveau de leur construction qui ne tient pas toujours compte des efforts extrêmes, soit du fait qu'ils débordent largement de la coque et sont alors susceptibles de heurter des écueils lorsque le navire est en navigation par petits fonds. Ils rendent également l'échouage délicat voire même impossible.

De plus, l'efficacité de ces appendices laissent à désirer, notamment pour les trois raisons suivantes
- la surface immergée (surface "mouillée) d'un appendice augmente notablement la résistance à l'avancement de la carène et donc diminue les performances du navire, à toutes les allures, et spécialement par petit temps ;
- leur présence nuit à la capacité d'évolution du navire, notamment lorsque leur surface a sa principale dimension dans le sens de la longueur, de sorte que tout angle donné au gouvernail se traduit par un freinage qui diminue la vitesse et peut, dans certains cas, rendre difficile les virements de bord ; et
- en raison de la symétrie de leurs formes, leur mode d'action est purement passif, d'où il résulte que la dérive ne peut être totalement annulée.On constate ainsi couramment une dérive résiduelle de l'ordre de 10 lorsque l'on tend à naviguer le plus près possible de la direction du vent.

L'invention a pour but de fournir des moyens simples, peu coûteux et efficaces pour annuler totalement la dérive en simplifiant la construction de la coque du navire, pour augmenter les performances en diminuant la surface "mouillée", et pour faciliter l'évolution du navire à toutes les allures tout en permettant une excellente stabilité de route.

A cet effet, l'invention a pour objet un navire éolien, caractérisé en ce qu'un aileron orientable dont une partie est immergeable, est rapporté à au moins une coque du navire, la position angulaire de cet aileron orientable par rapport à l'axe longitudinal du navire étant réglable par des moyens de commande.

Le navire éolien suivant l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes
- la position angulaire de l'aileron orientable par rapport à l'axe longitudinal du navire est réglable en continu entre deux positions extrêmes ;
- les moyens de commande de l'aileron orientable sont couplés à des moyens de commande en direction du navire
- la totalité de l'aileron orientable est implantée à l'extérieur de la coque
- l'aileron orientable est rapporté au niveau de l'étrave du navire
- les moyens de commande en direction du navire comprennent un gouvernail ayant un safran et une barre, et les moyens de commande de l'aileron orientable comprennent un curseur mobile dans une glissière portée par la barre et centrée par rapport à l'axe du safran, et deux drosses dont deux de leurs extrémités sont liées à l'aileron et leurs deux autres extrémités coopèrent avec le curseur
- les deux extrémités des drosses sont passées autour du curseur et sont fixées à une première extrémité d'un élément élastique dont la deuxième extrémité est attachée à l'extrémité de la barre faisant saillie à l'intérieur de la coque du navire
- l'aileron orientable est escamotable ; et
- l'aileron orientable présente une inclinaison par rapport au plan de symétrie longitudinale du navire.

Un exemple de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la figure 1 montre une vue en élévation d'une coque de navire portant un aileron orientable suivant l'invention ;
- la figure 2 représente le gouvernail muni des moyens de commande de l'aileron de la figure 1
- la figure 3 est une vue de dessus des moyens de commande de l'aileron ;
- la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une partie des moyens de commande de l'aileron ; et
- les figures 5 à 7 représentent la coque du navire dans différents modes de couplage aileron orientable-gouvernail.

La figure 1 représente un navire éolien 1 possédant une coque 2 à l'arrière de laquelle est fixé un gouvernail 3 constituant des moyens de commande en direction du navire et qui comporte un safran 4 et une barre 5 de commande de l'orientation dudit safran. Par souci de clarté, les éléments de propulsion tels qu'une voilure, une hélice, une turbine, un profilé souple ou rigide ou un cerf-volant n'ont pas été représentés.

Au niveau de l'étrave du navire est rapporte, de manière escamotable, un aileron orientable 6 dont une partie est immergeable. Cet aileron est de forme sensiblement plane, rectangulaire et d'épaisseur faible par rapport à sa longueur et sa largeur et profilé de manière à être hydrodynamique. Cet aileron 6 est orientable selon un axe sensiblement vertical. Le bord supérieur de cet aileron 6 est adjacent à la partie supérieure de l'étra- ve.

Une tige 7 est fixée sur le bord supérieur de l'aileron 6 en faisant saillie vers l'intérieur de la coque 2 du navire. Des poulies ou filoirs 8 sont placés sur le périmètre de la coque 2, au niveau du liston.

Comme on peut le voir à la figure 2, une glissière 9 est fixée suivant son axe longitudinal sur la barre 5 du gouvernail 3, de manière à ce que le milieu de cette glissière 9 soit situé sur l'axe de pivotement 10 du safran 4.

La glissière 9 également représentée sur les figures 3 et 4 a la forme d'un profilé fermé par exemple en aluminium léger, qui définit un espace intérieur 11 et une ouverture longitudinale 12. Un écrou 13 glisse dans l'espace 11. Une vis 14 filetée en partie inférieure et à tête 15 moletée passe par l'ouverture 12 pour être vissée dans l'écrou 13.

Un organe élastique 16 est fixé par une 16A de ses deux extrémités à l'extrémité 5A de la barre 5 faisant saillie à l'intérieur de la coque 2 du navire.

Deux drosses 17 et 18 courent respectivement de part et d'autre de la coque 2 (voir figure 1) en étant guidées par les poulies 8. Deux de leurs extrémités respectives 17A et 18A sont attachées à l'extrémité intérieure 7A de la tige 7, tandis que leurs deux autres extrémités respectives 17B et 18B passent autour de la tige de la vis 14 pour être nouées à l'extrémité libre 16B de l'organe élastique 16.

La longueur des drosses 17 et 18 est telle que la tension exercée par l'élément élastique 16 sur elles soit nettement supérieure aux forces nécessaires pour orienter l'aileron 6. D'autre part, l'élément élastique 16 a une longueur suffisamment longue pour que sa tension ne dépende quasiment pas de la position du couple formé par l'écrou 13 et la vis 14 constituant un curseur 19 coulissant dans la glissière 9.

Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit en regard des figures 5 à 7. La position du curseur 19 dans la glissière 9 par rapport à l'axe 10 du safran 4 permet de définir trois modes de fonctionnement.

Un premier mode de fonctionnement est symbolisé à la figure 5. Le curseur 19 est anené en arrière de l'axe 10 du safran 4 et immobilisé en position par vissage de la vis 14 dans l'écrou 13. Lorsque le gouvernail 3 est orienté dans un sens par l'intermédiaire de la barre 5 portant la glissière 9, le curseur 19, et les drosses 17 et 18 et l'élément élastique 16 qui constituent des moyens de commande de l'aileron 6, provoquent une rotation de l'aileron 6 dans le sens opposé.

Il y a alors concordance sans freinage entre le gouvernail 3 et l'aileron 6 pour faire changer de cap le navire.

Un deuxième mode de fonctionnement est représenté à la figure 6. Dans ce mode de fonctionnement, le curseur 19 est déplacé dans la glissière 9 en avant du milieu de cette glissière, soit en avant de l'axe 10 du safran 4. Sous l'action de la barre 5 et des moyens de commande 9, 16, 17, 18 et 19 de l'aileron 6, le gouvernail 3 et l'aileron orientable 6 tournent dans le même sens. L'aileron 6, associé au safran 4, joue alors un rôle d'anti-dérive.

Un troisième mode de fonctionnement est représenté à la figure 7. Le curseur 19 occupe alors un emplacement coïncidant avec l'axe 10 du safran 4. Toute action sur la barre 5 n'a alors aucun effet sur l'orientation de l'aileron 6 qui reste parallèle à l'axe longitudinal du navire. Cet aileron 6 joue alors le rôle d'une dérive classique de dimension réduite.

Le premier mode de fonctionnement est principalement utilisé aux allures portantes ; il permet un bon contrôle du cap et notamment d'éviter les départs au lof. Il assure également une grande efficacité de la barre puisqu'alors le rayon de giration est réduit, les changements de cap s'effectuent ainsi avec des angles de barre faibles et sans freiner la marche du navire. Les pertes d'efficacité dues au passage dans les vagues ou au tangage deviennent alors peu probables.

Le deuxième mode de fonctionnement est utilisé pour les allures contre le vent, il permet de naviguer avec une dérive nulle, ce qui entraîne un gain de cap, auquel s'ajoute un gain en vitesse dû à la diminution de la surface mouillée.

Le dernier mode de fonctionnement est principalement utilisé au mouillage, il réduit le louvoiement sur l'ancre.

Il est à noter que les moyens de commande 9, 16, 17, 18 et 19 de l'aileron 6 ne sont pas limités à des cordages, mais ils peuvent également être constitués de câbles gainés, de tiges avec renvoi d'angle, de transmissions hydrauliques, de transmetteurs électriques ou électroniques et autres.

De plus, les attaches des extrémités 17A et 18A des drosses 17 et 18 peuvent être réglées par tout moyen connu pour que les axes longitudinaux du navire et de l'aileron 6 coïncident lorsque la barre 5 est dans l'axe du navire.

La caractéristique de ces moyens de commande de l'orientation de l'aileron 6 est qu'ils assurent un réglage en continu de l'amplitude du couplage ailerongouvernail entre deux positions extrêmes. Ces deux positions sont ici définies par les deux extrémités de la glissière 9 dans laquelle glisse le curseur 19.

La présence de l'aileron orientable 6 permet de supprimer les appendices ordinairement rajoutés à la coque du navire pour contrecarrer la dérive, tout en étant de dimension réduite par rapport à ces appendices classiques, ce qui permet de réduire la surface mouillée.

Un tel aileron orientable 6 peut être installé sur n'importe quel navire de construction classique existant puisqu'il est implanté de préférence à proximité de l'étrave qui est, par nature une zone structurelle de grande rigidité.

Enfin, l'aileron peut être installé de façon analogue à celle d'un safran, par exemple au moyen de fémelots ou d'aiguillots ou bien d'une mèche correctement échantillonnée. Comme pour un safran, la partie immergée de l'aileron peut être pivotante autour d'un axe horizontal, ou coulissante si l'on souhaite que sa surface soit réglable. Cette surface peut être déterminée de manière que le centre des aires de l'ensemble safran, aileron de safran s'il existe, projection verticale de la coque immergée et aileron orientable corresponde, avec un décalage éventuel désiré, à l'aplomb de la position du centre de voilure ou des moyens de propulsion.

L'aileron comme le safran peuvent être munis d'ailettes horizontales en partie basse pour augmenter leur efficacité à la gîte ou fournir une sustentation.

Il est évidemment possible de disposer, sur une même coque, plusieurs ailerons présentant une inclinaison par rapport au plan de symétrie longitudinale du navire.

L'invention est applicable aux navires comportant plusieurs coques en l'appliquant à chacune d'elles ou à l'une d'entre elles ou à un système lié à l'ensemble.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Navire éolien, caractérisé en ce qu'un aileron orientable (6), dont une partie est immergeable, est rapporté à au moins une coque (2) du navire, la position angulaire de cet aileron orientable (6) par rapport à l'axe longitudinal du navire étant réglable par des moyens de commande (9, 16, 17, 18, 19).

2. Navire éolien selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position angulaire de l'aileron orientable (6) par rapport à l'axe longitudinal du navire est réglable en continu entre deux positions extrêmes.

3. Navire éolien selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de commande (9, 16, 17, 18, 19) de l'aileron orientable (6) sont couplés à des moyens de commande en direction (3, 4, 5) du navire.

4. Navire éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la totalité de l'aileron orientable (6) est implantée à l'extérieur de la coque (2).

5. Navire éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'aileron orientable (6) est rapporté au niveau de l'étrave du navire.

6. Navire éolien selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 dans lequel les moyens de commande en direction (3, 4, 5) du navire comprennent un gouvernail (3) ayant un safran (4) et une barre (5), caractérisé en ce que les moyens de commande (9, 16, 17, 18, 19) de l'aileron orientable (6) comprennent un curseur (19) mobile dans une glissière (9) portée par la barre (5) et centrée par rapport à l'axe (10) du safran (4), et deux drosses (17, 18) dont deux de leurs extrémités (17A, 18A) sont liées à l'aileron (6) et leurs deux autres extrémités (17B, 18B) coopèrent avec le curseur (19).

7. Navire éolien selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux extrémités (17B, 18B) des drosses (17, 18) sont passées autour du curseur (19) et sont fixées à une première extrémité (16B) d'un élément élastique (16) dont la deuxième extrémité (16A) est attachée à l'extrémité (5A) de la barre (5) faisant saillie à l'intérieur de la coque (2) du navire.

8. Navire éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aileron orientable (6) est escamotable.

9. Navire éolien selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'aileron orientable (6) présente une inclinaison par rapport au plan de symétrie longitudinale du navire.