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WO2024184447A1 - Water craft sail assembly and water craft comprising same - Google Patents

Water craft sail assembly and water craft comprising same Download PDF

Info

Publication number
WO2024184447A1
WO2024184447A1 PCT/EP2024/055977 EP2024055977W WO2024184447A1 WO 2024184447 A1 WO2024184447 A1 WO 2024184447A1 EP 2024055977 W EP2024055977 W EP 2024055977W WO 2024184447 A1 WO2024184447 A1 WO 2024184447A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sail
mast
sails
axis
yards
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/055977
Other languages
French (fr)
Inventor
Philippe THOMÉ
Original Assignee
Thome Philippe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thome Philippe filed Critical Thome Philippe
Publication of WO2024184447A1 publication Critical patent/WO2024184447A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
    • B63H9/061—Rigid sails; Aerofoil sails
    • B63H9/0621—Rigid sails comprising one or more pivotally supported panels
    • B63H9/0635—Rigid sails comprising one or more pivotally supported panels the panels being pivotable about vertical axes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/08—Connections of sails to masts, spars, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H9/00—Marine propulsion provided directly by wind power
    • B63H9/04—Marine propulsion provided directly by wind power using sails or like wind-catching surfaces
    • B63H9/08—Connections of sails to masts, spars, or the like
    • B63H2009/082—Booms, or the like

Definitions

  • the present invention relates to a sail of a nautical vessel and a nautical vessel comprising it. It applies, in particular, to the field of sailing a merchant ship.
  • V is the apparent wind speed
  • Coef is the efficiency coefficient depending on the shape of the roughness elongation, the Reynolds number etc.
  • the lift coefficient generated by an asymmetrical thick profile peaks at around 1.7.
  • a thick symmetrical profile requires twice as much material as a thin profile, for example a soft sail, which will have a roughly similar lift coefficient, between 1 and 1.2.
  • the relative reduction in drag with a thick profile will be a major advantage for configurations in which the apparent wind angle is very close to the sailboat's course (racing multihull or cargo using the sail as an additional feature).
  • the wind speed at 200 m altitude is 50% higher than on the ground, because of the square of the speed we can hope to double the propulsive force for an equal surface area. It is enough to stabilize a kite with a surface area of several hundred square meters.
  • the Japanese utility model JP S60 110098 U is known, which discloses a boat whose rigid sail comprises three half-sails, together forming an arc of a circle, positioned at the top of a rotating mast. However, these three half-sails only form a sail positioned on one side of the mast.
  • Chinese patent application CN 104 176 222 A is known, which discloses a sail consisting of three rigid sails sliding along a mast. However, these three sails are positioned on the same side of the mast.
  • German patent application DE 37 18 414 A1 is known, which discloses a flexible sail whose sails are superimposed one under the other and fixed along the entire length of the spars. Similarly, the sails are mounted on one side of the mast only.
  • the present invention proposes, with at least one biplane wing, to obtain all or part of the qualities listed above.
  • FIG. 2 represents, schematically and in top view, a first particular embodiment of the wing object of the invention
  • - figure 3 represents, schematically and in perspective, the sail illustrated in figure 2, partially deployed and partially folded
  • - figure 4 represents, schematically and in perspective, a second particular embodiment of the wing object of the invention partially deployed and partially folded
  • FIG. 5 represents, schematically and in side view, a first particular embodiment of a boat which is the subject of the invention
  • FIG. 6 represents, schematically and in top view, different speeds of a second particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed,
  • FIG. 7 represents, schematically and in side view, a third particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, with partially deployed and partially folded sails,
  • FIG. 8 shows, schematically and in top view, the boat illustrated in figure 5, the masts being pivoted to clear the deck of the boat,
  • FIG. 9 represents, schematically and in perspective, a third particular embodiment of the wing object of the invention partially deployed and partially folded,
  • figure 10 represents, schematically and in top view, a mechanism for deploying and folding the wing illustrated in figure 9,
  • FIG. 11 represents, schematically and in top view, different speeds of a fourth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed,
  • FIG. 12 represents, schematically and in side view, a fifth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention.
  • figure 13 represents, schematically and in top view, a third particular embodiment of the wing illustrated in figure 9,
  • FIG. 14 shows, schematically and in top view, different speeds of a sixth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed and
  • figure 15 represents, schematically and in top view, the sail illustrated in figure 2, with sails deployed in various ways.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art.
  • the present invention aims at a biplane sail of a nautical craft comprising a deck, which comprises:
  • a mast extending along an axis, mounted inclined relative to the deck of the boat, on a motorized shaft with an axis of rotation inclined relative to the deck of the boat,
  • a biplane wing or one with a small angle of incidence between its two sails of the same spar has better lift and does not stall in the wind.
  • the sail comprises a yard at each end of each spar, each yard extending along an axis perpendicular to the axis of the mast, each sail being flexible and mounted between two parallel yards, the yards on one side of the mast being parallel to each other.
  • the axis of a yard on one side of the mast is parallel to the axis of a yard on the other side of the mast.
  • the axis of a yard on one side of the mast intersects the axis of a yard on the other side of the mast.
  • the sail comprises, for each flexible sail, a retaining rope between the yards surrounding the sail, this rope being positioned to windward of the yards and the motorized means for deploying and folding this sail comprises a sail furler consisting of a cylindrical tube rotating around a fixed cable, the sail being associated with the furler by a rope passing through a groove in the furler.
  • the deployment of the sails can be motorized.
  • the sail comprises two parallel masts jointly carrying the spars.
  • At least one sail comprises a rigid upstream half-sail and a rigid downstream half-sail connected to each other by a hinge mounted between two ends of successive spars.
  • the half-sails on one side of a spar have the same orientation as the half-sails on the other side of that spar.
  • the half-sails on one side of a spar have a different orientation than the half-sails on the other side of that spar.
  • the sail can be folded or deployed by rotating one half-sail relative to the hinge shared with the other half-sail.
  • each half-sail is a parabola arc.
  • the shape of the deployed sail corresponds substantially to that of a flexible sail catching the wind.
  • the motorized means of deploying and folding this sail comprises a jack.
  • the sail comprises a means for controlling the motorized means for deploying and folding an upstream half-sail relative to the downstream half-sail, this control means being configured to fold the half-sails on top of each other when tacking and jibing and to reverse the curvature between starboard and port tack.
  • the present invention relates to a nautical vessel comprising at least one sail according to the invention.
  • the watercraft comprises a sail according to the invention around a foremast and a sail according to the invention around a mizzenmast.
  • inventive concepts may be implemented by one or more methods or devices described hereinafter, several examples of which are provided herein.
  • the actions or steps performed in carrying out the method or device may be ordered in any appropriate manner. Accordingly, it is possible to construct embodiments in which the actions or steps are performed in a different order than that illustrated, which may include performing certain acts simultaneously, even if they are presented as sequential acts in the illustrated embodiments.
  • a reference to "A and/or B", when used in conjunction with open language such as “comprising” may refer, in one embodiment, to A only (optionally including elements other than B); in another embodiment, to B only (optionally including elements other than A); in yet another embodiment, to A and B (possibly including other elements); etc.
  • the expression "at least one”, in reference to a list of one or more elements, should be understood to mean at least one element selected from one or more elements in the list of elements, but not necessarily including at least one of each element specifically listed in the list of elements and not excluding any combination of elements in the list of elements.
  • This definition also allows for the optional presence of elements other than the elements specifically identified in the list of elements to which the expression “at least one” refers, whether or not related to those specifically identified elements.
  • “at least one of A and B” may refer, in one embodiment, to at least one, optionally including more than one, A, without B present (and optionally including elements other than B); in another embodiment, to at least one, optionally including more than one, B, without A present (and optionally including elements other than A); in yet another embodiment, at least one, optionally including more than one, A, and at least one, optionally including more than one, B (and optionally including other elements); etc.
  • a sail 20 of a watercraft comprising a deck 24.
  • This sail 20 comprises a mast 21 mounted inclined relative to the deck 24 of the craft, on a motorized shaft (not shown) with an axis of rotation 25 inclined relative to the deck of the craft.
  • the mast and the axis of rotation 25 are vertical, but, in variants, they are oblique.
  • the axis of the shaft generally corresponds to the axis of the mast 21.
  • the sail 20 also comprises a plurality of spars (not shown) mounted inclined relative to the mast 21, on either side of the mast 21.
  • the sail 20 comprises, on each side of the mast 21, at least one sail 22 and 23 and motorized means for deploying and folding this sail (not shown).
  • furlers are positioned at the windward end of the yards, 34 and/or 36, and allow the flexible sails 32 and 33 to be deployed or folded.
  • the sail furling system generally consists of a cylindrical tube rotating around a fixed rope.
  • the sail is associated with the furler by a bolt rope passing through a groove in the furler.
  • the 20 sail is thus a biplane, with sails 22 and 23 allowing it to capture a greater part of the wind force.
  • the mast 31 carries several spars 35 inclined relative to the mast 31.
  • the spars 35 extend in planes perpendicular to the mast 31, at different heights on the mast 31.
  • Each end of each spar 35 carries a yard, 34 and/or 36.
  • the yards, 34 and/or 36 may be parallel to each other.
  • Each yard, 34 and/or 36 extends along an axis, respectively, 26 and/or 28, parallel to a plane perpendicular, not shown, to the axis 25 of the mast 31.
  • Each sail is, for example, flexible and mounted between two yards, 34 and/or 36, parallel.
  • the yards, 34 and/or 36, on one side of the mast 31 are parallel to each other.
  • the yards 36 on one side of the mast 31 are preferentially parallel to the yards 34 on the other side of the mast 31.
  • the axes 26 of the yards 34 are preferentially parallel to the axes 28 of the yards 36.
  • the axes 26 of the yards 34 on one side of the mast 31 intersect the axes 28 of the yards 36 on the other side of the mast 31.
  • the yards 34 on one side of the mast 31 are parallel to each other.
  • the yards 36 on one side of the mast 31 have, for example, different orientations to those of the yards 34 on the other side of the mast 31.
  • the orientations of the yards 91 on one side of the mast 93 may be independent of the orientations of the yards 92 on the other side of the mast, the connections between the yards and the spars being pivoting and motorized for this purpose.
  • An acute salient angle, called an “incident” angle, not shown, formed by the intersecting axes 26 and/or 28 may be less than or equal to 20°.
  • An acute salient angle formed, not shown, by the secant axes, 26 and/or 28, is preferably less than or equal to 10°.
  • the side members are in two parts mounted on a pivot connection with an axis parallel to that of the mast and a motor varies the angle between these two parts of the side members.
  • a flexible sail for example made of canvas.
  • the flexible sails to the left of the mast 31 are referenced 32 and the flexible sails to the right of the mast 31 are referenced 33.
  • a rope 37 connects two ends of yards, 34 and/or 36, successive on the same side of the mast 31, in front of the sail (on the left in figures 2 and 3), that is to say to the wind. This rope 37 holds the front edge of the flexible sail 32 or 33.
  • Figures 2 and 3 there are shown, on each side of the mast 31, three flexible sails 32 and 33 stretched between four yards, 34 and/or 36.
  • the number of sails and yards may be different in variants of this first embodiment of the sail structure which is the subject of the invention.
  • the sail 30 automatically orients itself towards the wind, which has the effect of cancelling the resultants of the aerodynamic forces.
  • sails, 32 and/or 33 variously deployed.
  • furlers are positioned at the windward end of the yards, 34 and/or 36, and allow the flexible sails, 32 and 33, to be deployed or folded.
  • a furler can further deploy or fold one sail, 32 and/or 33, relative to the other.
  • the wing 30 is, for example, free to rotate around the mast 31 while retaining its biplane configuration.
  • the sail 30 is free to rotate around the mast 31 while maintaining the same acute salient angle formed by the axes, 26 and/or 28, of the yards, 34 and/or 36.
  • the second embodiment of the sail 40 illustrated in FIG. 4 is similar to the first embodiment, with two flexible sails on each side of the mast, except that the mast 31 is replaced by two parallel masts 38 and 39 which jointly carry the spars 35 and the yards, 34 and/or 36.
  • these sails are fabric-covered and self-erasing biplanes.
  • the yards are straight and the aerodynamic forces are behind the axis of rotation 25 of the mast 31 or 38 and 39.
  • a mast 81 carries several spars 85 inclined relative to the mast 81.
  • the spars 85 extend in planes perpendicular to the mast 81, at different heights on the mast 81.
  • Each end of each spar 85 carries a rotation shaft 89 (see FIG. 10) of a rigid half-sail 83 relative to a downstream rigid half-sail 82.
  • a hinge 86 and a deployment and folding means 87 connect the downstream half-sail 82 to an upstream half-sail 83. It is noted that the rotation shafts 89 (see FIG.
  • the deployment and folding means 87 connecting the downstream half-sail 82 to an upstream half-sail 83 may be a jack, for example electric or hydraulic. Increasing the extension of this jack allows the deployment of the upstream half-sail 83. On the contrary, reducing the extension of the jack allows the folding of the upstream half-sail 83 onto the downstream half-sail 82.
  • each half-sail, 82 and/or 83 is an arc of a parabola.
  • the half-sails, 82 and 83 follow, for example, a symmetrical profile with respect to an axis of rotation of the rotation shaft 89.
  • a means of controlling the means 87 for deploying and folding the upstream rigid half-sails 83 is configured to fold the half-sails 83 when tacking and jibing the craft 90 and to reverse the curvature of the deployed sail, between starboard and port tack.
  • the half-sails, 82 and 83, on one side of the spar are, for example, symmetrical to the half-sails, 82 and 83, on another side of the spar relative to an axis 95, the axis 95 being the axis of symmetry of the mast 93, perpendicular to the axis 25.
  • the half-sails, 82 and 83, on one side of a spar 85 have, for example, the same orientation as the half-sails, 82 and 83, on another side of this spar 85.
  • Figure 13 shows a third particular embodiment of the wing illustrated in Figure 9.
  • the half-sails, 82 and 83, on one side of the spar are, for example, asymmetrical to the half-sails, 82 and 83, on another side of the spar, relative to the axis 95.
  • the half-sails, 82 and 83, on one side of a spar 85 have, for example, a different orientation from the half-sails, 82 and 83, on another side of this spar 85.
  • FIG 12 we observe a fifth embodiment of a nautical vessel 100 equipped with a sail 80 around a foremast 81 and a sail 80 around a mizzenmast 81.
  • the upstream half-sails 83 are folded. It is noted that, in strong winds, the upstream half-sails 83 can be folded, while maintaining a wind catch to move the vessel forward. On the contrary, in light winds, the upstream half-sails 83 are deployed to maximize the windward reach.
  • FIG 14 we observe different appearances of a sixth particular embodiment of a nautical vessel 105 comprising the sails 80.
  • the orientations of the spars 85 of the upstream mast 81 may be different from the orientations of the spars of the downstream mast 81.
  • the orientations of the half-sails, 82 and/or 83, of the upstream mast 81 may be the same as the orientations of the half-sails, 82 and/or 83, of the downstream mast 81, even if the respective spars 85 of the upstream mast 81 and the downstream mast 81 have a different orientation.
  • the third embodiment of the wing 80 which is the subject of the invention has the following advantages:
  • the mast 81 can be replaced by two parallel masts jointly carrying the spars 85.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

The invention relates to a sail assembly (80) for a watercraft comprising a deck, the sail assembly comprising: - a mast (81) which is mounted at an incline with respect to the deck of the craft on a motorised shaft having an axis of rotation which is inclined with respect to the deck of the craft; - a plurality of spars (85) mounted at an incline with respect to the mast on either side of the mast; - between the ends of two consecutive spars located on the same side of the mast, a sail (83) and motorised means for deploying and folding this sail. Embodiments of the present application disclose at least one sail comprising a rigid upstream half-sail (83) and a rigid downstream half-sail (82) which are connected together by a hinge (86) mounted between the two ends of the consecutive spars (85).

Description

VOILURE D’EMBARCATION NAUTIQUE ET EMBARCATION NAUTIQUE LA COMPORTANT WATERCRAFT SAIL AND WATERCRAFT COMPRISING IT
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention vise une voilure d’embarcation nautique et une embarcation nautique la comportant. Elle s’applique, notamment, au domaine de la navigation à voile d’un navire de commerce. The present invention relates to a sail of a nautical vessel and a nautical vessel comprising it. It applies, in particular, to the field of sailing a merchant ship.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
Les projets de navires à voiles pour réduire la production de CO2 dépendent tous d’une équation très simple permettant la quantification de la force aérodynamique développée par une voile : Sailing ship projects to reduce CO2 production all depend on a very simple equation allowing the quantification of the aerodynamic force developed by a sail:
F = 0,5*p*s* v2 *Coef F = 0.5*p*s* v 2 *Coef
Formule dans laquelle : Formula in which:
F est la force exprimée en Newton, F is the force expressed in Newtons,
P est la masse volumique de l’air, P is the density of air,
S est la surface de la voile, S is the surface of the sail,
V est la vitesse du vent apparent, et V is the apparent wind speed, and
Coef est le coefficient de rendement dépendant de la forme de l’allongement de la rugosité, du nombre de Reynolds etc. Coef is the efficiency coefficient depending on the shape of the roughness elongation, the Reynolds number etc.
Certains projets cherchent à augmenter la portance de la voile et à réduire sa trainée en utilisant des profils épais (type aile d’avion). D’autres projets, pour augmenter la force aérodynamique jouent sur la vitesse en allant chercher le vent en altitude ou en créant artificiellement une survitesse par la rotation de cylindre. Some projects seek to increase the lift of the sail and reduce its drag by using thick profiles (airplane wing type). Other projects, to increase the aerodynamic force, play on the speed by seeking the wind at altitude or by artificially creating an overspeed by rotating the cylinder.
Le coefficient de portance généré par un profil épais asymétrique plafonne aux alentours de 1 ,7. The lift coefficient generated by an asymmetrical thick profile peaks at around 1.7.
Un profil épais symétrique demande deux fois plus de matière qu’un profil mince, par exemple une voile souple, qui aura un coefficient de portance à peu près similaire, compris entre 1 et 1 ,2. La réduction relative de la trainée avec un profil épais sera un avantage prépondérant pour les configurations dans lesquelles l’angle du vent apparent est très proche de la route du voilier (multicoque de course ou cargo utilisant la voile en appoint). La vitesse du vent à 200 m d’altitude est de 50% plus forte qu’au sol, du fait du carré de la vitesse on peut espérer à surface égale doubler la force propulsive. Il suffit de stabiliser un cerf-volant d’une surface de plusieurs centaines de mètres carrés. A thick symmetrical profile requires twice as much material as a thin profile, for example a soft sail, which will have a roughly similar lift coefficient, between 1 and 1.2. The relative reduction in drag with a thick profile will be a major advantage for configurations in which the apparent wind angle is very close to the sailboat's course (racing multihull or cargo using the sail as an additional feature). The wind speed at 200 m altitude is 50% higher than on the ground, because of the square of the speed we can hope to double the propulsive force for an equal surface area. It is enough to stabilize a kite with a surface area of several hundred square meters.
Cependant, aucune des voilures décrites ci-dessus ne réunit l’ensemble des qualités nécessaires à un gréement pour un navire de commerce : However, none of the sails described above meet all the qualities necessary for a rig for a merchant ship:
- une surface importante, car le vent moyen est relativement faible, - a large surface area, because the average wind is relatively weak,
- une réduction facile de la surface, car le vent peut être fort ou très fort, - easy reduction of the surface area, because the wind can be strong or very strong,
- un tirant d’air limité, le tirant d’air étant la hauteur totale du gréement, - des profils efficaces aux petits Rn, c’est-à-dire par petit temps, - a limited air draft, the air draft being the total height of the rigging, - efficient profiles at low Rn, i.e. in light weather,
- une bonne résistance dans les vents forts, - good resistance in strong winds,
- un faible encombrement sur le pont, pour faciliter les opérations portuaires, - a small footprint on deck, to facilitate port operations,
- une automatisation complète, pour ne pas influer sur le nombre de membres d’équipage,- complete automation, so as not to affect the number of crew members,
- une bonne capacité d’effacement, c’est-à-dire de pouvoir se mettre très rapidement en drapeau avec une résistance minimum, - good erasure capacity, i.e. being able to flag very quickly with minimal resistance,
- être peu onéreux et - be inexpensive and
- être durable. - be sustainable.
On connaît le certificat d’utilité japonais JP S60 110098 U qui divulgue une embarcation dont la voilure rigide comporte trois demi-voiles, formant ensemble un arc de cercle, positionnées en haut d’un mât rotatif. Cependant, ces trois demi-voiles ne forment qu’une voile positionnée d’un seul côté du mât. The Japanese utility model JP S60 110098 U is known, which discloses a boat whose rigid sail comprises three half-sails, together forming an arc of a circle, positioned at the top of a rotating mast. However, these three half-sails only form a sail positioned on one side of the mast.
On connaît la demande de brevet chinois CN 104 176 222 A qui divulgue une voilure composée de trois voiles rigides coulissantes le long d‘un mât. Cependant, ces trois voiles sont positionnées du même côté du mât. Chinese patent application CN 104 176 222 A is known, which discloses a sail consisting of three rigid sails sliding along a mast. However, these three sails are positioned on the same side of the mast.
On connaît la demande de brevet allemand DE 37 18 414 A1 qui divulgue une voilure souple dont les voiles sont superposées les unes sous les autres et fixées sur toute la longueur des longerons. Similairement, les voiles sont montées d’un seul côté du mât. German patent application DE 37 18 414 A1 is known, which discloses a flexible sail whose sails are superimposed one under the other and fixed along the entire length of the spars. Similarly, the sails are mounted on one side of the mast only.
On connaît le brevet américain US 2021/163112 A1 qui divulgue une voilure rigide comportant 5 voiles superposées les unes au-dessus des autres. Ces cinq voiles ne forment qu’une unique grande voile positionnée d’un seul côté du mât. We know of the American patent US 2021/163112 A1 which discloses a rigid sail comprising 5 sails superimposed on each other. These five sails form only one large sail positioned on one side of the mast.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
La présente invention propose, avec au moins une voilure biplan, d’obtenir tout ou partie des qualités énumérées ci-dessus. The present invention proposes, with at least one biplane wing, to obtain all or part of the qualities listed above.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de l’invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier de la voilure objet de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels : Other advantages, aims and particular characteristics of the invention will emerge from the following non-limiting description of at least one particular embodiment of the wing which is the subject of the present invention, with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 représente, schématiquement et en perspective, le concept inventif général de l’invention, - Figure 1 represents, schematically and in perspective, the general inventive concept of the invention,
- la figure 2 représente, schématiquement et en vue de dessus, un premier mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention, - figure 2 represents, schematically and in top view, a first particular embodiment of the wing object of the invention,
- la figure 3 représente, schématiquement et en perspective la voilure illustrée en figure 2, partiellement déployée et partiellement repliée, - la figure 4 représente, schématiquement et en perspective, un deuxième mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention partiellement déployée et partiellement repliée, - figure 3 represents, schematically and in perspective, the sail illustrated in figure 2, partially deployed and partially folded, - figure 4 represents, schematically and in perspective, a second particular embodiment of the wing object of the invention partially deployed and partially folded,
- la figure 5 représente, schématiquement et en vue de côté, un premier mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, - figure 5 represents, schematically and in side view, a first particular embodiment of a boat which is the subject of the invention,
- la figure 6 représente, schématiquement et en vue de dessus, différentes allures d’un deuxième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, toutes voilures déployées, - figure 6 represents, schematically and in top view, different speeds of a second particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed,
- la figure 7 représente, schématiquement et en vue de côté, un troisième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, avec des voilures partiellement déployées et partiellement repliées, - figure 7 represents, schematically and in side view, a third particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, with partially deployed and partially folded sails,
- la figure 8 représente, schématiquement et en vue de dessus, l’embarcation illustrée en figure 5, les mâts étant pivotés pour dégager le pont de l’embarcation, - figure 8 shows, schematically and in top view, the boat illustrated in figure 5, the masts being pivoted to clear the deck of the boat,
- la figure 9 représente, schématiquement et en perspective, un troisième mode de réalisation particulier de la voilure objet de l’invention partiellement déployée et partiellement repliée, - figure 9 represents, schematically and in perspective, a third particular embodiment of the wing object of the invention partially deployed and partially folded,
- la figure 10 représente, schématiquement et en vue de dessus, un mécanisme de déploiement et de repliement de la voilure illustrée en figure 9, - figure 10 represents, schematically and in top view, a mechanism for deploying and folding the wing illustrated in figure 9,
- la figure 11 représente, schématiquement et en vue de dessus, différentes allures d’un quatrième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, toutes voilures déployées, - figure 11 represents, schematically and in top view, different speeds of a fourth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed,
- la figure 12 représente, schématiquement et en vue de côté, un cinquième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, - figure 12 represents, schematically and in side view, a fifth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention,
- la figure 13 représente, schématiquement et en vue de dessus, un troisième mode de réalisation particulier de la voilure illustrée en figure 9, - figure 13 represents, schematically and in top view, a third particular embodiment of the wing illustrated in figure 9,
- la figure 14 représente, schématiquement et en vue de dessus, différentes allures d’un sixième mode de réalisation particulier d’une embarcation objet de l’invention, toutes voilures déployées et - figure 14 shows, schematically and in top view, different speeds of a sixth particular embodiment of a boat which is the subject of the invention, all sails deployed and
- la figure 15 représente, schématiquement et en vue de dessus, la voilure illustrée en figure 2, avec des voiles diversement déployées. - figure 15 represents, schematically and in top view, the sail illustrated in figure 2, with sails deployed in various ways.
EXPOSÉ DE L’INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION
La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise une voilure biplan d’embarcation nautique comportant un pont, qui comporte : The present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art. To this end, according to a first aspect, the present invention aims at a biplane sail of a nautical craft comprising a deck, which comprises:
- un mât, s’étendant selon un axe, monté incliné par rapport au pont de l’embarcation, sur un arbre motorisé d’axe de rotation incliné par rapport au pont de l’embarcation, - a mast, extending along an axis, mounted inclined relative to the deck of the boat, on a motorized shaft with an axis of rotation inclined relative to the deck of the boat,
- une pluralité de longerons montés inclinés par rapport au mât, de part et d’autre du mât, - pour chaque côté du mât, entre les extrémités de deux longerons successifs se trouvant du même côté du mât, une voile et des moyens motorisés de déploiement et de repliement de cette voile. - a plurality of spars mounted inclined relative to the mast, on either side of the mast, - for each side of the mast, between the ends of two successive spars located on the same side of the mast, a sail and motorized means of deploying and folding this sail.
Grâce à ces dispositions, on dispose d’une voile biplan à faible tirant d’air. De plus, la motorisation de la rotation de chaque mât permet d’adapter la position des voiles à l’allure de l’embarcation. Thanks to these provisions, we have a biplane sail with low air draft. In addition, the motorization of the rotation of each mast allows the position of the sails to be adapted to the speed of the boat.
De plus, une voilure biplan ou avec un petit angle d’incidence entre ses deux voiles d’un même longeron (par exemple de 15°) possède une meilleure portance et ne décroche pas au vent. In addition, a biplane wing or one with a small angle of incidence between its two sails of the same spar (for example 15°) has better lift and does not stall in the wind.
Dans des modes de réalisation, la voilure comporte une vergue à chaque extrémité de chaque longeron, chaque verge s’étendant selon un axe perpendiculaire à l’axe du mât, chaque voile étant souple et montée entre deux vergues parallèles, les vergues d’un côté du mât étant parallèles entre elles. In embodiments, the sail comprises a yard at each end of each spar, each yard extending along an axis perpendicular to the axis of the mast, each sail being flexible and mounted between two parallel yards, the yards on one side of the mast being parallel to each other.
Grâce à ces dispositions, des voiles souples, de moindre coût, peuvent être mises en oeuvre. Thanks to these provisions, flexible, lower cost sails can be implemented.
Dans des modes de réalisation, l’axe d’une vergue d’un côté du mât, est parallèle à l’axe d’une vergue de l’autre côté du mât. In embodiments, the axis of a yard on one side of the mast is parallel to the axis of a yard on the other side of the mast.
Dans des modes de réalisation, l’axe d’une vergue d’un côté du mât, est sécant à l’axe d’une vergue de l’autre côté du mât. Dans des modes de réalisation, la voilure comporte, pour chaque voile souple, un filin de retenue entre les vergues entourant la voile, ce filin étant positionné au vent des vergues et le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un enrouleur de la voile constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un câble fixe, la voile étant associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. In embodiments, the axis of a yard on one side of the mast intersects the axis of a yard on the other side of the mast. In embodiments, the sail comprises, for each flexible sail, a retaining rope between the yards surrounding the sail, this rope being positioned to windward of the yards and the motorized means for deploying and folding this sail comprises a sail furler consisting of a cylindrical tube rotating around a fixed cable, the sail being associated with the furler by a rope passing through a groove in the furler.
Grâce à ces dispositions, le déploiement des voiles peut être motorisé. Thanks to these provisions, the deployment of the sails can be motorized.
Dans des modes de réalisation, la voilure comporte deux mâts parallèles portant conjointement les longerons. In embodiments, the sail comprises two parallel masts jointly carrying the spars.
Dans des modes de réalisation, au moins une voile comporte une demi-voile amont rigide et une demi-voile aval rigide reliées entre elles par une charnière montée entre deux extrémités de longerons successifs. In embodiments, at least one sail comprises a rigid upstream half-sail and a rigid downstream half-sail connected to each other by a hinge mounted between two ends of successive spars.
Dans des modes de réalisation, les demi-voiles d’un côté d’un longeron ont la même orientation que les demi-voiles de l’autre côté de ce longeron. In embodiments, the half-sails on one side of a spar have the same orientation as the half-sails on the other side of that spar.
Dans des modes de réalisation, les demi-voiles d’un côté d’un longeron ont une orientation différente que les demi-voiles de l’autre côté de ce longeron. In embodiments, the half-sails on one side of a spar have a different orientation than the half-sails on the other side of that spar.
Grâce à ces dispositions, la voile peut être repliée ou déployée par rotation d’une demi- voile par rapport à la charnière commune avec l’autre demi-voile. Thanks to these arrangements, the sail can be folded or deployed by rotating one half-sail relative to the hinge shared with the other half-sail.
Dans des modes de réalisation, chaque demi-voile est arc de parabole. In embodiments, each half-sail is a parabola arc.
Grâce à ces dispositions, la forme de la voile déployée correspond sensiblement à celle d’une voile souple prenant le vent. Dans des modes de réalisation, pour chaque voile rigide, le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un vérin. Thanks to these arrangements, the shape of the deployed sail corresponds substantially to that of a flexible sail catching the wind. In embodiments, for each rigid sail, the motorized means of deploying and folding this sail comprises a jack.
Dans des modes de réalisation, la voilure comporte un moyen de commande des moyens motorisés de déploiement et de repliement d’une demi-voile amont par rapport à la demi-voile aval, ce moyen de commande étant configuré pour replier les demi-voiles l’une sur l’autre au virement et à l’empannage et pour inverser la courbure entre tribord et bâbord amure. In embodiments, the sail comprises a means for controlling the motorized means for deploying and folding an upstream half-sail relative to the downstream half-sail, this control means being configured to fold the half-sails on top of each other when tacking and jibing and to reverse the curvature between starboard and port tack.
Selon un deuxième aspect, la présente invention vise une embarcation nautique comportant au moins une voilure selon l’invention. According to a second aspect, the present invention relates to a nautical vessel comprising at least one sail according to the invention.
Dans des modes de réalisation, l’embarcation nautique comporte une voilure selon l’invention autour d’un mât de misaine et une voilure selon l’invention autour d’un mât d’artimon. In embodiments, the watercraft comprises a sail according to the invention around a foremast and a sail according to the invention around a mizzenmast.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DETAILED DESCRIPTION
La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse. On note dès à présent que les figures ne sont pas à l’échelle. This description is given without limitation, each characteristic of an embodiment being able to be combined with any other characteristic of any other embodiment in an advantageous manner. It should be noted from now on that the figures are not to scale.
Comme on le comprend à la lecture de la présente description, divers concepts inventifs peuvent être mis en oeuvre par une ou plusieurs méthodes ou dispositifs décrits ci-après, dont plusieurs exemples sont ici fournis. Les actions ou étapes réalisées dans le cadre de la réalisation du procédé ou du dispositif peuvent être ordonnées de toute manière appropriée. En conséquence, il est possible de construire des modes de réalisation dans lesquels les actions ou étapes sont exécutées dans un ordre différent de celui illustré, ce qui peut inclure l'exécution de certains actes simultanément, même s'ils sont présentés comme des actes séquentiels dans les modes de réalisation illustrés. As will be understood from the present description, various inventive concepts may be implemented by one or more methods or devices described hereinafter, several examples of which are provided herein. The actions or steps performed in carrying out the method or device may be ordered in any appropriate manner. Accordingly, it is possible to construct embodiments in which the actions or steps are performed in a different order than that illustrated, which may include performing certain acts simultaneously, even if they are presented as sequential acts in the illustrated embodiments.
L'expression "et/ou", tel qu'elle est utilisée dans le présent document et dans les revendications, doit être comprise comme signifiant Tun ou l'autre ou les deux" des éléments ainsi conjoints, c'est-à-dire des éléments qui sont présents de manière conjonctive dans certains cas et de manière disjonctive dans d'autres cas. Les éléments multiples énumérés avec "et/ou" doivent être interprétés de la même manière, c'est-à-dire "un ou plusieurs" des éléments ainsi conjoints. D'autres éléments peuvent éventuellement être présents, autres que les éléments spécifiquement identifiés par la clause "et/ou", qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, une référence à "A et/ou B", lorsqu'elle est utilisée conjointement avec un langage ouvert tel que "comprenant" peut se référer, dans un mode de réalisation, à A seulement (incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à B seulement (incluant éventuellement des éléments autres que A) ; dans un autre mode de réalisation encore, à A et B (incluant éventuellement d'autres éléments) ; etc. The term "and/or" as used herein and in the claims is to be understood to mean "either or both" of the elements so conjoined, i.e., elements that are present conjunctively in some instances and disjunctively in other instances. Multiple elements listed with "and/or" are to be interpreted in the same manner, i.e., "one or more" of the elements so conjoined. Other elements may optionally be present, other than the elements specifically identified by the "and/or" clause, whether or not related to those specifically identified elements. Thus, by way of non-limiting example, a reference to "A and/or B", when used in conjunction with open language such as "comprising" may refer, in one embodiment, to A only (optionally including elements other than B); in another embodiment, to B only (optionally including elements other than A); in yet another embodiment, to A and B (possibly including other elements); etc.
Telle qu'elle est utilisée dans la présente description et dans les revendications, l'expression "au moins un", en référence à une liste d'un ou de plusieurs éléments, doit être comprise comme signifiant au moins un élément choisi parmi un ou plusieurs éléments de la liste d'éléments, mais n'incluant pas nécessairement au moins un de chaque élément spécifiquement énuméré dans la liste d'éléments et n'excluant pas toute combinaison d'éléments dans la liste d'éléments. Cette définition permet également la présence facultative d'éléments autres que les éléments spécifiquement identifiés dans la liste des éléments auxquels l'expression "au moins un" fait référence, qu'ils soient liés ou non à ces éléments spécifiquement identifiés. Ainsi, à titre d'exemple non limitatif, "au moins l'un de A et B" (ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A ou B", ou, de manière équivalente, "au moins l'un de A et/ou B") peut se référer, dans un mode de réalisation, à au moins un, incluant éventuellement plus d'un, A, sans B présent (et incluant éventuellement des éléments autres que B) ; dans un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B, sans A présent (et comprenant éventuellement des éléments autres que A) ; dans encore un autre mode de réalisation, à au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, A, et au moins un, comprenant éventuellement plus d'un, B (et comprenant éventuellement d'autres éléments) ; etc. As used in the present description and in the claims, the expression "at least one", in reference to a list of one or more elements, should be understood to mean at least one element selected from one or more elements in the list of elements, but not necessarily including at least one of each element specifically listed in the list of elements and not excluding any combination of elements in the list of elements. This definition also allows for the optional presence of elements other than the elements specifically identified in the list of elements to which the expression "at least one" refers, whether or not related to those specifically identified elements. Thus, by way of non-limiting example, "at least one of A and B" (or, equivalently, "at least one of A or B", or, equivalently, "at least one of A and/or B") may refer, in one embodiment, to at least one, optionally including more than one, A, without B present (and optionally including elements other than B); in another embodiment, to at least one, optionally including more than one, B, without A present (and optionally including elements other than A); in yet another embodiment, at least one, optionally including more than one, A, and at least one, optionally including more than one, B (and optionally including other elements); etc.
Dans les revendications, ainsi que dans la description ci-dessous, toutes les expressions transitoires telles que "comprenant", "incluant", "portant", "ayant", "contenant", "impliquant", "tenant", "composé de", et autres, doivent être comprises comme étant ouvertes, c'est-à-dire comme signifiant incluant, mais non limité à. Seules les expressions transitoires "consistant en" et "consistant essentiellement en" doivent être comprises comme des expressions transitoires fermées ou semi-fermées, respectivement. In the claims, as well as in the description below, all transitional expressions such as "comprising", "including", "carrying", "having", "containing", "involving", "holding", "consisting of", and the like, are to be understood as open, i.e., as meaning including, but not limited to. Only the transitional expressions "consisting of" and "consisting essentially of" are to be understood as closed or semi-closed transitional expressions, respectively.
On observe, sur la figure 1 , une voilure 20 d’une embarcation nautique (non représentée) comportant un pont 24. Cette voilure 20 comporte un mât 21 monté incliné par rapport au pont 24 de l’embarcation, sur un arbre motorisé (non représenté) d’axe de rotation 25 incliné par rapport au pont de l’embarcation. Généralement, le mât et l’axe de rotation 25 sont verticaux, mais, dans des variantes, ils sont obliques. L’axe de l’arbre correspond généralement à l’axe du mât 21. La voilure 20 comporte aussi une pluralité de longerons (non représentés) montés inclinés par rapport au mât 21 , de part et d’autre du mât 21 . La voilure 20 comporte de chaque côté du mât 21 , au moins une voile 22 et 23 et des moyens motorisés de déploiement et de repliement de cette voile (non représentés). Par exemple, des enrouleurs (non représentés) sont positionnés à l’extrémité au vent des vergues, 34 et/ou 36, et permettent de déployer ou de replier les voiles souples 32 et 33. Le système d’enroulement des voiles est généralement constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un filin fixe. La voile est associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. In Figure 1, we see a sail 20 of a watercraft (not shown) comprising a deck 24. This sail 20 comprises a mast 21 mounted inclined relative to the deck 24 of the craft, on a motorized shaft (not shown) with an axis of rotation 25 inclined relative to the deck of the craft. Generally, the mast and the axis of rotation 25 are vertical, but, in variants, they are oblique. The axis of the shaft generally corresponds to the axis of the mast 21. The sail 20 also comprises a plurality of spars (not shown) mounted inclined relative to the mast 21, on either side of the mast 21. The sail 20 comprises, on each side of the mast 21, at least one sail 22 and 23 and motorized means for deploying and folding this sail (not shown). For example, furlers (not shown) are positioned at the windward end of the yards, 34 and/or 36, and allow the flexible sails 32 and 33 to be deployed or folded. The sail furling system generally consists of a cylindrical tube rotating around a fixed rope. The sail is associated with the furler by a bolt rope passing through a groove in the furler.
La voilure 20 est ainsi biplan, avec des voiles 22 et 23 lui permettant de capter une plus grande part de la force du vent. The 20 sail is thus a biplane, with sails 22 and 23 allowing it to capture a greater part of the wind force.
Dans le premier mode de réalisation de la voilure, illustré en figures 2 et 3, le mât 31 porte plusieurs longerons 35 inclinés par rapport au mât 31 . Dans ce mode de réalisation, les longerons 35 s’étendent dans des plans perpendiculaires au mât 31 , à différentes hauteurs sur le mât 31. Chaque extrémité de chaque longeron 35 porte une vergue, 34 et/ou 36. Les vergues, 34 et/ou 36, peuvent être parallèles entre elles. Chaque verge, 34 et/ou 36, s’étend selon un axe, respectivement, 26 et/ou 28, parallèle à un plan perpendiculaire, non représenté, à l’axe 25 du mât 31 . Chaque voile est, par exemple, souple et montée entre deux vergues, 34 et/ou 36, parallèles. Préférentiellement, les vergues, 34 et/ou 36, d’un côté du mât 31 sont parallèles entre elles. Les vergues 36 d’un côté du mât 31 sont préférentiellement parallèles aux vergues 34 de l’autre côté du mât 31 . Autrement dit, les axes 26 des vergues 34 sont préférentiellement parallèles aux axes 28 des vergues 36. In the first embodiment of the sail, illustrated in FIGS. 2 and 3, the mast 31 carries several spars 35 inclined relative to the mast 31. In this embodiment, the spars 35 extend in planes perpendicular to the mast 31, at different heights on the mast 31. Each end of each spar 35 carries a yard, 34 and/or 36. The yards, 34 and/or 36, may be parallel to each other. Each yard, 34 and/or 36, extends along an axis, respectively, 26 and/or 28, parallel to a plane perpendicular, not shown, to the axis 25 of the mast 31. Each sail is, for example, flexible and mounted between two yards, 34 and/or 36, parallel. Preferably, the yards, 34 and/or 36, on one side of the mast 31 are parallel to each other. The yards 36 on one side of the mast 31 are preferentially parallel to the yards 34 on the other side of the mast 31. In other words, the axes 26 of the yards 34 are preferentially parallel to the axes 28 of the yards 36.
Dans des variantes, (non représentées), les axes 26 des vergues 34 d’un côté du mât 31 sont sécants aux axes 28 des vergues 36 de l’autre côté du mât 31 . Autrement dit, les vergues 34 d’un côté du mât 31 sont parallèles entre elles. Les vergues 36 d’un côté du mât 31 ont, par exemple, des orientations différentes à celles des vergues 34 de l’autre côté du mât 31 . Autrement dit, les orientations des vergues 91 d’un côté du mât 93 peuvent être indépendantes des orientations des vergues 92 de l’autre côté du mât, les liaisons entre les vergues et les longerons étant pivotantes et motorisées à cet effet. Un angle saillant aigu, dit angle « incident », non représenté, formé, par les axes, 26 et/ou 28, sécants peut être inférieur ou égal à 20°. Un angle saillant aigu formé, non représenté, par les axes, 26 et/ou 28, sécant est préférentiellement inférieur ou égal à 10°. In variants (not shown), the axes 26 of the yards 34 on one side of the mast 31 intersect the axes 28 of the yards 36 on the other side of the mast 31. In other words, the yards 34 on one side of the mast 31 are parallel to each other. The yards 36 on one side of the mast 31 have, for example, different orientations to those of the yards 34 on the other side of the mast 31. In other words, the orientations of the yards 91 on one side of the mast 93 may be independent of the orientations of the yards 92 on the other side of the mast, the connections between the yards and the spars being pivoting and motorized for this purpose. An acute salient angle, called an “incident” angle, not shown, formed by the intersecting axes 26 and/or 28 may be less than or equal to 20°. An acute salient angle formed, not shown, by the secant axes, 26 and/or 28, is preferably less than or equal to 10°.
Dans des variantes, les longerons sont en deux parties montées sur une liaison pivot d’axe parallèle à celui du mât et une motorisation fait varier l’angle entre ces deux parties des longerons. In some variants, the side members are in two parts mounted on a pivot connection with an axis parallel to that of the mast and a motor varies the angle between these two parts of the side members.
Entre deux vergues, 34 et/ou 36, successives du même côté du mât 31 se trouve une voile souple, par exemple en toile. Les voiles souples à gauche du mât 31 sont référencées 32 et les voiles souples à droite du mât 31 sont référencées 33. Un filin 37 relie deux extrémités de vergues, 34 et/ou 36, successives du même côté du mât 31 , en avant de la voilure (à gauche en figures 2 et 3), c’est-à-dire au vent. Ce filin 37 retient le bord avant de la voile souple 32 ou 33. En figures 2 et 3, on a représenté, de chaque côté du mât 31 , trois voiles souples 32 et 33 tendues entre quatre vergues, 34 et/ou 36. Bien entendu, le nombre de voiles et de vergues peut être différent dans des variantes de ce premier mode de réalisation de la voilure objet de l’invention. Between two yards, 34 and/or 36, successive on the same side of the mast 31 is a flexible sail, for example made of canvas. The flexible sails to the left of the mast 31 are referenced 32 and the flexible sails to the right of the mast 31 are referenced 33. A rope 37 connects two ends of yards, 34 and/or 36, successive on the same side of the mast 31, in front of the sail (on the left in figures 2 and 3), that is to say to the wind. This rope 37 holds the front edge of the flexible sail 32 or 33. In Figures 2 and 3, there are shown, on each side of the mast 31, three flexible sails 32 and 33 stretched between four yards, 34 and/or 36. Of course, the number of sails and yards may be different in variants of this first embodiment of the sail structure which is the subject of the invention.
Sur la figure 2, on observe, sous forme des flèches F1 et F2, les résultantes des forces aérodynamiques sur les voiles 32 et 33 pour un vent de travers. On note que ces résultantes F1 et F2 sont en arrière de l’axe de rotation 25 et rendent donc la voilure 30 en capacité d’effacement. Plus généralement, la position de la force aérodynamique dépend de l’incidence du profil avec le vent. Dans le cas présent cette force est située à environ 25% de la longueur de la corde. Cette situation est la plus défavorable pour que le gréement ait une capacité d’effacement. Elle correspond à une incidence faible, de l’ordre de 20°. Quand l’incidence augmente, le point d’application de la force « recule » pour finir à 50% de la corde pour une incidence de 90°. En d’autres termes, si la rotation du mât 31 est libre autour de l’axe de rotation 25, la voilure 30 s’oriente automatiquement vers le vent, ce qui a pour effet d’annuler les résultantes des forces aérodynamiques. On observe en figure 15, la voilure 30 avec des voiles, 32 et/ou 33, diversement déployées. Par exemple, des enrouleurs (non représentés) sont positionnés à l’extrémité au vent des vergues, 34 et/ou 36, et permettent de déployer ou de replier les voiles souples, 32 et 33. Un enrouleur peut davantage déployer ou replier une voile, 32 et/ou 33, par rapport à l’autre. In Figure 2, we observe, in the form of arrows F1 and F2, the resultants of the aerodynamic forces on the sails 32 and 33 for a crosswind. We note that these resultants F1 and F2 are behind the axis of rotation 25 and therefore make the sail 30 capable of erasing. More generally, the position of the aerodynamic force depends on the incidence of the profile with the wind. In the present case this force is located at approximately 25% of the length of the chord. This situation is the most unfavorable for the rigging to have an erasing capacity. It corresponds to a low incidence, of the order of 20°. When the incidence increases, the point of application of the force “moves back” to end at 50% of the chord for an incidence of 90°. In other words, if the rotation of the mast 31 is free around the axis of rotation 25, the sail 30 automatically orients itself towards the wind, which has the effect of cancelling the resultants of the aerodynamic forces. In Figure 15, we observe the sail 30 with sails, 32 and/or 33, variously deployed. For example, furlers (not shown) are positioned at the windward end of the yards, 34 and/or 36, and allow the flexible sails, 32 and 33, to be deployed or folded. A furler can further deploy or fold one sail, 32 and/or 33, relative to the other.
La voilure 30 est, par exemple, libre en rotation autour du mât 31 tout en conservant sa configuration biplan. The wing 30 is, for example, free to rotate around the mast 31 while retaining its biplane configuration.
Dans des variantes, la voilure 30 est libre en rotation autour du mât 31 tout en conservant le même angle saillant aigu formé par les axes, 26 et/ou 28, des vergues, 34 et/ou 36. In variants, the sail 30 is free to rotate around the mast 31 while maintaining the same acute salient angle formed by the axes, 26 and/or 28, of the yards, 34 and/or 36.
Le deuxième mode de réalisation de la voilure 40 illustré en figure 4 est similaire au premier mode de réalisation, avec deux voiles souples de chaque côté du mât, si ce n’est que le mât 31 est remplacé par deux mâts parallèles 38 et 39 qui portent conjointement les longerons 35 et les vergues, 34 et/ou 36. The second embodiment of the sail 40 illustrated in FIG. 4 is similar to the first embodiment, with two flexible sails on each side of the mast, except that the mast 31 is replaced by two parallel masts 38 and 39 which jointly carry the spars 35 and the yards, 34 and/or 36.
On observe, en figure 5, une embarcation nautique 50 munie de deux mâts 31 sur son pont 54 et de deux voilures 30 autour de ces mâts 31 . Dans cette figure 5, toutes les voiles 32 et 33 sont déployées et tendues. In Figure 5, we observe a nautical vessel 50 equipped with two masts 31 on its deck 54 and two sails 30 around these masts 31. In this Figure 5, all the sails 32 and 33 are deployed and taut.
Comme illustré en figure 6, dans les différentes allures de l’embarcation nautique 60 comportant la voilure 30, la rotation motorisée du mât 31 permet de capter la puissance du vent, selon des orientations de voiles connues dans l’art antérieur. As illustrated in Figure 6, in the different speeds of the nautical vessel 60 comprising the sails 30, the motorized rotation of the mast 31 makes it possible to capture the power of the wind, according to sail orientations known in the prior art.
On observe, en figure 7, une embarcation nautique 70 munie d’une voilure 30 autour d’un mât de misaine 31 et d’une voilure 40 autour d’un double mât d’artimon 38 et 39. Dans cette figure 7, les voiles supérieures 32 et 33 sont repliées et les voiles inférieures 32 et 33 sont déployées et tendues. In Figure 7, we observe a nautical vessel 70 equipped with a sail 30 around a foremast 31 and a sail 40 around a double mizzen mast 38 and 39. In this Figure 7, the upper sails 32 and 33 are folded and the lower sails 32 and 33 are deployed and taut.
On observe, en figure 8, l’embarcation 50 présentant ses voilures 30 dégagées de l’aplomb du pont de l’embarcation. À cet effet, le mât 31 de misaine est retourné pour que l’extension maximale des vergues, 34 et/ou 36, soit tournée vers la proue de l’embarcation 50. Inversement, le mât 31 d’artimon est en position où l’extension maximale des vergues, 34 et/ou 36, est tournée vers la poupe de l’embarcation 50. La mise en oeuvre de la présente invention permet ainsi de libérer la partie centrale du pont 54 de l’embarcation 50 de tout élément de voilure en surplomb, ce qui facilite le chargement ou le déchargement de matériels ou autres produits. In Figure 8, we observe the boat 50 presenting its sails 30 free from the vertical of the boat deck. To this end, the foremast 31 is turned so that the maximum extension of the yards, 34 and/or 36, is turned towards the bow of the boat 50. Conversely, the mizzen mast 31 is in a position where the maximum extension of the yards, 34 and/or 36, is turned towards the stern of the boat 50. The implementation of the present invention thus makes it possible to free the central part of the deck 54 of the boat 50 from any overhanging sail element, which facilitates the loading or unloading of materials or other products.
Dans les deux premiers modes de réalisation de la voilure, 30 et 40, ces voilures sont biplans entoilé et auto-effaçable. Les vergues sont droites et les forces aérodynamiques sont en arrière de l’axe de rotation 25 du mât 31 ou 38 et 39. In the first two embodiments of the sail, 30 and 40, these sails are fabric-covered and self-erasing biplanes. The yards are straight and the aerodynamic forces are behind the axis of rotation 25 of the mast 31 or 38 and 39.
Ces deux premiers modes de réalisation 30 et 40 de la voilure objet de l’invention présentent les avantages suivants : These first two embodiments 30 and 40 of the wing object of the invention have the following advantages:
- une surface de voile importante, - a large sail area,
- un tirant d’air limité, - limited air draft,
- une bonne résistance dans les vents forts, - good resistance in strong winds,
- un faible encombrement au pont, - automatisation du moteur de rotation du mât, - small footprint on deck, - automation of the mast rotation motor,
- auto effaçable. - self-erasing.
Dans le troisième mode de réalisation de la voilure, illustré en figures 9 à 13, un mât 81 porte plusieurs longerons 85 inclinés par rapport au mât 81. Dans ce mode de réalisation, les longerons 85 s’étendent dans des plans perpendiculaires au mât 81 , à différentes hauteurs sur le mât 81. Chaque extrémité de chaque longeron 85 porte un arbre de rotation 89 (voir figure 10) d’une demi-voile rigide 83 par rapport à une demi-voile rigide aval 82. Une charnière 86 et un moyen de déploiement et de repliement 87 relient la demi-voile aval 82 à une demi-voile amont 83. On note que les arbres de rotation 89 (voir figure 10) portés par les extrémités de longerons 85 du même côté du mât peuvent être indépendants et mis en rotation indépendamment par plusieurs moteurs (non représentés), ou confondus et, dans ce cas, être mis en rotation pour le même moteur (non représenté). En figure 9, une demi-voile amont 83 est repliée sur une demi-voile aval 82 et trois demi-voiles amont 83 sont déployées. In the third embodiment of the sail, illustrated in FIGS. 9 to 13, a mast 81 carries several spars 85 inclined relative to the mast 81. In this embodiment, the spars 85 extend in planes perpendicular to the mast 81, at different heights on the mast 81. Each end of each spar 85 carries a rotation shaft 89 (see FIG. 10) of a rigid half-sail 83 relative to a downstream rigid half-sail 82. A hinge 86 and a deployment and folding means 87 connect the downstream half-sail 82 to an upstream half-sail 83. It is noted that the rotation shafts 89 (see FIG. 10) carried by the ends of spars 85 on the same side of the mast can be independent and rotated independently by several motors (not shown), or combined and, in this case, be rotated for the same engine (not shown). In Figure 9, an upstream half-sail 83 is folded over a downstream half-sail 82 and three upstream half-sails 83 are deployed.
Comme illustré en figure 10, le moyen de déploiement et de repliement 87 reliant la demi- voile aval 82 à une demi-voile amont 83 peut être un vérin, par exemple électrique ou hydraulique. L’augmentation de l’extension de ce vérin permet le déploiement de la demi-voile amont 83. Au contraire, la réduction de l’extension du vérin permet le repliement de la demi-voile amont 83 sur la demi-voile aval 82. As illustrated in FIG. 10, the deployment and folding means 87 connecting the downstream half-sail 82 to an upstream half-sail 83 may be a jack, for example electric or hydraulic. Increasing the extension of this jack allows the deployment of the upstream half-sail 83. On the contrary, reducing the extension of the jack allows the folding of the upstream half-sail 83 onto the downstream half-sail 82.
En figures 9 et 13, on a représenté, de chaque côté du mât 81 , deux voiles articulés entre trois longerons 85. Bien entendu, le nombre de voiles et de longerons peut être différent dans des variantes de ce troisième mode de réalisation de la voilure objet de l’invention. In figures 9 and 13, there are shown, on each side of the mast 81, two sails articulated between three spars 85. Of course, the number of sails and spars can be different in variants of this third embodiment of the sail structure which is the subject of the invention.
Dans des modes de réalisation, tels que ceux représentés sur les figures 9 à 13, chaque demi-voile, 82 et/ou 83, est un arc de parabole. Autrement dit, les demi-voiles, 82 et 83, suivent, par exemple, un profil symétrique par rapport à un axe de rotation de l’arbre de rotation 89. In embodiments, such as those shown in FIGS. 9 to 13, each half-sail, 82 and/or 83, is an arc of a parabola. In other words, the half-sails, 82 and 83, follow, for example, a symmetrical profile with respect to an axis of rotation of the rotation shaft 89.
Comme illustré en figure 11 , dans les différentes allures d’un quatrième mode de réalisation de l’embarcation nautique 90 comportant la voilure 80, la rotation motorisée du mât 81 autour de l’axe de rotation 25 et le déploiement et le repliement des demi-voiles rigides amont 83 permet de capter la puissance du vent, selon des orientations de voiles connues dans l’art antérieur. Cependant, un moyen de commande des moyens 87 de déploiement et de repliement des demi- voiles rigides amont 83 est configuré pour replier les demi-voiles 83 au virement et à l’empannage de l’embarcation 90 et pour inverser la courbure de la voile déployée, entre tribord et bâbord amure. As illustrated in Figure 11, in the different gaits of a fourth embodiment of the nautical craft 90 comprising the sails 80, the motorized rotation of the mast 81 around the axis of rotation 25 and the deployment and folding of the upstream rigid half-sails 83 makes it possible to capture the power of the wind, according to sail orientations known in the prior art. However, a means of controlling the means 87 for deploying and folding the upstream rigid half-sails 83 is configured to fold the half-sails 83 when tacking and jibing the craft 90 and to reverse the curvature of the deployed sail, between starboard and port tack.
Sur un même longeron 85, les demi-voiles, 82 et 83, d’un côté du longeron sont, par exemple, symétriques aux demi-voiles, 82 et 83, d’un autre côté du longeron par rapport à un axe 95, l’axe 95 étant l’axe de symétrie du mât 93, perpendiculaire à l’axe 25. Autrement dit, les demi- voiles, 82 et 83, d’un côté d’un longeron 85 ont, par exemple, la même orientation que les demi- voiles, 82 et 83, d’un autre côté de ce longeron 85. On the same spar 85, the half-sails, 82 and 83, on one side of the spar are, for example, symmetrical to the half-sails, 82 and 83, on another side of the spar relative to an axis 95, the axis 95 being the axis of symmetry of the mast 93, perpendicular to the axis 25. In other words, the half-sails, 82 and 83, on one side of a spar 85 have, for example, the same orientation as the half-sails, 82 and 83, on another side of this spar 85.
On observe sur la figure 13, un troisième mode de réalisation particulier de la voilure illustrée en figure 9. Pour un même longeron 85, les demi-voiles, 82 et 83, d’un côté du longeron sont, par exemple, asymétriques aux demi-voiles, 82 et 83, d’un autre côté du longeron, par rapport à l’axe 95. Autrement dit, les demi-voiles, 82 et 83, d’un côté d’un longeron 85 ont, par exemple, une orientation différente des demi-voiles, 82 et 83, d’un autre côté de ce longeron 85. Figure 13 shows a third particular embodiment of the wing illustrated in Figure 9. For the same spar 85, the half-sails, 82 and 83, on one side of the spar are, for example, asymmetrical to the half-sails, 82 and 83, on another side of the spar, relative to the axis 95. In other words, the half-sails, 82 and 83, on one side of a spar 85 have, for example, a different orientation from the half-sails, 82 and 83, on another side of this spar 85.
On observe, en figure 12, un cinquième mode de réalisation d’une embarcation nautique 100 munie d’une voilure 80 autour d’un mât de misaine 81 et d’une voilure 80 autour d’un mât d’artimon 81 . Dans cette figure 12, les demi-voiles amont 83 sont repliées. On note que, par vent fort, les demi-voiles amont 83 peuvent être repliées, tout en maintenant une prise au vent pour faire avancer l’embarcation. Au contraire, par vent faible, les demi-voiles amont 83 sont déployées pour maximiser la pise au vent. In Figure 12, we observe a fifth embodiment of a nautical vessel 100 equipped with a sail 80 around a foremast 81 and a sail 80 around a mizzenmast 81. In this Figure 12, the upstream half-sails 83 are folded. It is noted that, in strong winds, the upstream half-sails 83 can be folded, while maintaining a wind catch to move the vessel forward. On the contrary, in light winds, the upstream half-sails 83 are deployed to maximize the windward reach.
On observe, en figure 14, des différentes allures d’un sixième mode de réalisation particulier d’une embarcation nautique 105 comportant la voilure 80. Les orientations des longerons 85 du mât 81 amont peuvent être différentes des orientations des longerons du mât 81 aval. Les orientations des demi-voiles, 82 et/ou 83, du mât 81 amont peuvent être les mêmes que les orientations des demi-voiles, 82 et/ou 83, du mât 81 aval, même si les longerons 85 respectifs du mât 81 amont et du mât 81 aval ont une orientation différente. In Figure 14, we observe different appearances of a sixth particular embodiment of a nautical vessel 105 comprising the sails 80. The orientations of the spars 85 of the upstream mast 81 may be different from the orientations of the spars of the downstream mast 81. The orientations of the half-sails, 82 and/or 83, of the upstream mast 81 may be the same as the orientations of the half-sails, 82 and/or 83, of the downstream mast 81, even if the respective spars 85 of the upstream mast 81 and the downstream mast 81 have a different orientation.
Le troisième mode de réalisation de la voilure 80 objet de l’invention présente les avantages suivants : The third embodiment of the wing 80 which is the subject of the invention has the following advantages:
- elle est auto effaçable dans toutes les conditions de vent, - it is self-erasing in all wind conditions,
- elle présente une surface importante, - it has a large surface area,
- elle présente un tirant d’air limité, - it has a limited air draft,
- elle présente des profils efficaces aux petits Rn, - it presents effective profiles at small Rn,
- elle a une forte résistance dans les vents forts, - it has strong resistance in strong winds,
- elle a un faible encombrement sur le pont, - it has a small footprint on deck,
- elle est facile à automatiser, avec une motorisation de la rotation du mât au tour de l’axe de rotation 25 et une motorisation de la rotation des demi-voiles amont autour de l’axe des charnières 86, et - it is easy to automate, with a motorization of the rotation of the mast around the axis of rotation 25 and a motorization of the rotation of the upstream half-sails around the axis of the hinges 86, and
- elle est durable. - it is durable.
Bien entendu, comme dans le deuxième mode de réalisation de la voilure objet de l’invention, le mât 81 peut être remplacé par deux mâts parallèles portant conjointement les longerons 85. Of course, as in the second embodiment of the sail which is the subject of the invention, the mast 81 can be replaced by two parallel masts jointly carrying the spars 85.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Voilure biplan (30, 40, 80) d’embarcation nautique (50, 60, 70, 90, 100, 105) comportant un pont (54, 94), caractérisée en ce qu’elle comporte : 1. Biplane wing (30, 40, 80) of a watercraft (50, 60, 70, 90, 100, 105) comprising a deck (54, 94), characterized in that it comprises:
- un mât (31 , 38, 39, 81 ), s’étendant selon un axe (25), monté incliné par rapport au pont de l’embarcation, sur un arbre motorisé d’axe de rotation incliné par rapport au pont de l’embarcation, - a mast (31, 38, 39, 81), extending along an axis (25), mounted inclined relative to the deck of the boat, on a motorized shaft with an axis of rotation inclined relative to the deck of the boat,
- une pluralité de longerons (35, 85) montés inclinés par rapport au mât, de part et d’autre du mât, - a plurality of side members (35, 85) mounted inclined relative to the mast, on either side of the mast,
- pour chaque côté du mât, entre les extrémités de deux longerons successifs se trouvant du même côté du mât, une voile (32, 33, 82, 83) et des moyens motorisés (87) de déploiement et de repliement de cette voile. - for each side of the mast, between the ends of two successive spars located on the same side of the mast, a sail (32, 33, 82, 83) and motorized means (87) for deploying and folding this sail.
2. Voilure (30, 40) selon la revendication 1 , qui comporte une vergue (34, 36) à chaque extrémité de chaque longeron, chaque verge s’étendant selon un axe (26, 28) perpendiculaire à l’axe du mât (25), chaque voile (32, 33) étant souple et montée entre deux vergues parallèles, les vergues d’un côté du mât étant parallèles entre elles. 2. Sail (30, 40) according to claim 1, which comprises a yard (34, 36) at each end of each spar, each yard extending along an axis (26, 28) perpendicular to the axis of the mast (25), each sail (32, 33) being flexible and mounted between two parallel yards, the yards on one side of the mast being parallel to each other.
3. Voilure (30, 40) selon la revendication 2, dans laquelle l’axe (26, 28) d’une vergue (34, 36) d’un côté du mât (31 , 38, 39), est parallèle à l’axe (26, 28) d’une vergue (34, 36) de l’autre côté du mât. 3. Sail (30, 40) according to claim 2, in which the axis (26, 28) of a yard (34, 36) on one side of the mast (31, 38, 39), is parallel to the axis (26, 28) of a yard (34, 36) on the other side of the mast.
4. Voilure (30, 40) selon la revendication 2, dans laquelle l’axe (26, 28) d’une vergue (34, 36) d’un côté du mât (31 , 38, 39), est sécant à l’axe (26, 28) d’une vergue (34, 36) de l’autre côté du mât. 4. Sail (30, 40) according to claim 2, in which the axis (26, 28) of a yard (34, 36) on one side of the mast (31, 38, 39) intersects the axis (26, 28) of a yard (34, 36) on the other side of the mast.
5. Voilure (30, 40) selon l’une des revendications 2 à 4, qui comporte, pour chaque voile souple (32, 33), un filin (37) de retenue entre les vergues (34, 36) entourant la voile, ce filin étant positionné au vent des vergues et le moyen motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un enrouleur de la voile constitué d’un tube cylindrique tournant autour d’un câble fixe, la voile étant associée à l’enrouleur par une ralingue passant dans une gorge de l’enrouleur. 5. Sail (30, 40) according to one of claims 2 to 4, which comprises, for each flexible sail (32, 33), a retaining rope (37) between the yards (34, 36) surrounding the sail, this rope being positioned to windward of the yards and the motorized means for deploying and folding this sail comprises a sail furler consisting of a cylindrical tube rotating around a fixed cable, the sail being associated with the furler by a rope passing through a groove in the furler.
6. Voilure (30, 40) selon l’une des revendications 2 à 5, qui comporte deux mâts parallèles (38, 39) portant conjointement les longerons (35). 6. A sail (30, 40) according to one of claims 2 to 5, which comprises two parallel masts (38, 39) jointly supporting the spars (35).
7. Voilure (80) selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle au moins une voile comporte une demi-voile amont rigide (83) et une demi-voile aval rigide (82) reliées entre elles par une charnière (86) montée entre deux extrémités de longerons (85) successifs. 7. A sail (80) according to one of claims 1 to 6, in which at least one sail comprises a rigid upstream half-sail (83) and a rigid downstream half-sail (82) connected to each other by a hinge (86) mounted between two ends of successive spars (85).
8. Voilure (80) selon la revendication 7, dans laquelle les demi-voiles (82, 83) d’un côté d’un longeron (85) ont la même orientation que les demi-voiles (82, 83) de l’autre côté de ce longeron (85). 8. A sail (80) according to claim 7, in which the half-sails (82, 83) on one side of a spar (85) have the same orientation as the half-sails (82, 83) on the other side of this spar (85).
9. Voilure (80) selon la revendication 7, dans laquelle les demi-voiles (82, 83) d’un côté d’un longeron (85) ont une orientation différente que les demi-voiles (82, 83) de l’autre côté de ce longeron (85). 9. A sail (80) according to claim 7, in which the half-sails (82, 83) on one side of a spar (85) have a different orientation than the half-sails (82, 83) on the other side of this spar (85).
10. Voilure (80) selon l’une des revendications 7 à 9, dans laquelle chaque demi-voile (82, 83) est un arc de parabole. 10. A sail (80) according to one of claims 7 to 9, in which each half-sail (82, 83) is a parabola arc.
11. Voilure (80) selon l’une des revendications 7 à 10, dans laquelle, le moyen (87) motorisé de déploiement et de repliement de cette voile comporte un vérin. 11. Sail (80) according to one of claims 7 to 10, in which the motorized means (87) for deploying and folding this sail comprises a jack.
12. Voilure (80) selon l’une des revendications 7 à 11 , qui comporte un moyen de commande des moyens motorisés de déploiement et de repliement d’une demi-voile (83) amont par rapport à la demi-voile (82) aval, ce moyen de commande étant configuré pour replier les demi-voiles l’une sur l’autre au virement et à l’empannage et pour inverser la courbure entre tribord et bâbord amure. 12. Sail (80) according to one of claims 7 to 11, which comprises a means of controlling the motorized means of deploying and folding an upstream half-sail (83) relative to the downstream half-sail (82), this control means being configured to fold the half-sails on top of each other when tacking and jibing and to reverse the curvature between starboard and port tack.
13. Embarcation nautique (50, 60, 70, 90, 100, 105) comportant au moins une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 12. 13. Watercraft (50, 60, 70, 90, 100, 105) comprising at least one sail (30, 40, 80) according to one of claims 1 to 12.
14. Embarcation (50, 70, 100) selon la revendication 13, qui comporte une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 12 autour d’un mât de misaine (31 , 81 ) et une voilure (30, 40, 80) selon l’une des revendications 1 à 12 autour d’un mât d’artimon (31 , 38, 39, 81 ). 14. Boat (50, 70, 100) according to claim 13, which comprises a sail (30, 40, 80) according to one of claims 1 to 12 around a foremast (31, 81) and a sail (30, 40, 80) according to one of claims 1 to 12 around a mizzenmast (31, 38, 39, 81).
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