CA1265175A - Formes de coque pour navire a effet de surface a quilles laterales a deux modes de navigation - Google Patents
Formes de coque pour navire a effet de surface a quilles laterales a deux modes de navigationInfo
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Abstract
Formes de coque pour navire à effet de surface comportant une structure sustentée du type catamaran munie de deux quilles latérales, réunies par une structure centrale, adapté pour naviguer soit en navigation archimédienne sur coque, soit en sustentation sur coussin d'air, les quilles latérales délimitant avec deux dispositifs de fermeture le coussin d'air central de sustentation. Les formes sont caractérisées en ce que chacune des deux quilles comporte un segment de varangue, une paroi latérale interne, tournée vers le coussin, et une paroi latérale externe, le segment de varangue étant incliné vers l'extérieur par rapport à l'horizontale et se relevant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V profond à l'extrême avant, la paroi interne étant sensiblement verticale à l'avant et à l'arrière et présentant dans sa partie centrale supérieure un renflement, la paroi externe évoluant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des performances optimales soient atteintes pour les deux modes de sustentation et de navigation archimédienne.
Description
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ABREGE DESCRIPTIF
La pr~sente invention concerne des formes de coque pour navire ~ effet de surface comportant une structure susten-tée du type catamaran munie de deux quilles laterales (100), réunies par une structure centrale (200), adapte pour navlguer solt en navlgatlon archime~lenne sur coque, soit en sustenta-tion sur coussin d'air, les quilles latérales ~100) délimitant avec deux dispositifs de fermeture (310, 320) le coussin d'air central de sustentation (C).
Les formes sont caractérisées en ce que chacune des deux quilles (100) comporte un segment de varangue (110), une paroi latérale interne (1 u)~ tournee vers le coussin (C), et une parol laterale externe ~l~U), le se~nlent ce varangue étant incliné vers l'extérieur par rapport A l'horizontale et se re-levant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V pro-fond à l'extrême avant la paroi interne (120) étant sensiblement verticale à l'avant et à l'arrière et présentant dans sa partie centrale supérieure (170) un renflement, la pa-roi externe (130) évoluant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des per-formances optimales soient atteintes pour les deux modes de sustentation et de navigation archimédienne.
~ 1 --La présente invention concerne des formes de coque perfectionnées pour des navires à effet de surface comportant une structure centrale munie de deux quilles latérales, et sus-ceptibles de se déplacer soit en mode de sustentation, soit en 05 mode de navigation archimédienne.
Dans un tel navire, la sustentation est réalisée par un coussin d'air, ce coussin étant délimité, en dessous de la structure centrale, d'une part par les deux quilles latérales, et, d'autre part, à l'avant et à l'arrière, par deux disposi-tifs de fermeture. Lorsque le coussin est alimenté en air souspression, le navire se trouve soulevé dans une position pour laquelle seule la zone inférieure extrême de ces deux quilles reste dans l'eau, l'air ne pouvant échapper du coussin que par dessous les deux dispositifs de fermeture. Dans une telle posi-tion sustentée, le navire peut atteindre des vitesses élevéesd'un nombre de froude supérieur ou égal à 1 sous l'effet de propulseurs qui peuvent être des hélices ou bien des hydrojets.
Lorsque le coussin d'air n'est pas alimenté, les fer-metures peuvent être relevées et le navire flotte alors sur ses deux quilles latérales, en navigation archimédienne.
Ce type de navire à effet de surface est bien connu ;
il est décrit par exemple dans les brevets FR 2.422.535, FR 1 569 807 et US 42721779.
De façon générale, les navires à effet de surface du type précité ont été conçus et réalisés pour fonctionner le plus souvent en mode de sustentation sur le coussin d'air, le mode de navigation archimédienne n'étant qu'un mode de déplace-ment accessoire à faible vitesse.
La présente invention vise la conception d'un navire à effet de surface du type précité dont les formes de coque perfectionnées assurent des performances optimales à la fois en mode de sustentation et en mode de navigation archimédienne.
On se propose également de propulser par exemple ce navire par des hydrojets en mode de sustentation, par des héli-ces ou ces hydrojets en mode de navigation archimédienne. Ilest apparu, de par les ~tudes et les essais conduits par le Demandeur, que la forme meme des deux quilles latérales pouvait être optimisée pour les deux modes de navigation.
7~
L'invention a donc pour objet des formes de coque pour navire à effet de surface comportant une structure susten-tée du type catamaran munie de deux quilles latérales, réunies par une structure centrale, adapté pour naviguer soit en navi-05 gation archimédienne sur coque, soit en sustentation sur cous-sin d'air, les quilles latérales délimitant avec deux dispositifs de fermeture le coussin d'air central de sustenta-tion (C), caractérisées en ce que chacune des deux quilles com-porte un segment de varangue, une paroi latérale interne tournée vers le coussin (C), et une paroi latérale externe, le segment de varangue étant incliné vers l'extérieur par rapport à l'horizontale et se relevant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V profond à l'extrême avant, la paroi interne étant sensiblement verticale à l'avant et à l'arrière et pré-lS sentant dans sa partie centrale supérieure un renflement, la paroi externe évoluant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des performan-ces optimales soient atteintes pour les deux modes de susten-tation et de navigation archimédienne.
En mode de sustentation, les formes décrites ci-après coopèrent de manière efficace. En effet, selon une caractéris-tique de l'invention, l'intersection du segment de varangue et de la paroi interne de chaque quille définit une ligne de quil-le sensiblement rectiligne. De ce fait, la profondeur d'immersion de la paroi interne, au-dessus de cette ligne de quille et en dessous de la ligne de coussin tNC), reste tou-jours au moins égale à un minimum pour assurer l'étanchéité la-térale du coussin d'air. Le navire prend une assiette telle qu'à
la vitesse nominale, la profondeur d'immersion de la paroi interne reste sensiblement constante de l'arrière à l'avant de cette ligne de quille. En effet, à cette vitesse, le système de vagues produit par le coussin est caractérisé par une pente constante de l'avant à l'arrière.
On remarquera en outre que la surface mouillée des quilles en mode de sustentation est limitee. ~'immersion, sen-siblement constante et au moins égale à a des quilles du côté
du coussin C, assure à celui-ci des meilleures conditions d'étanchéité latérale. En d'autres termes, l'air du coussin ~2~i5175 s'échappe, comme on l'a déjà indiqué, en dessous des parties in-férieures des dispositifs de fermeture et non en dessous des ligne~ de quilles.
Il est important de noter par ailleurs que la forme 05 de la surface définie par le segment de varangue est voisine d'un paraboloïde hyperbolique. De ce fait, l'assiette du navire n'est pas influencée par des variations de la pression dynami-que agissant sur cette surface. Il est bien connu en effet que pour une telle surface la résultante des forces induites par un écoulement s'applique sensiblement au même point quelle que soit l'incidence. Autrement dit encore, l'assiette du bâtiment n'est pas influencée par des variations de pression dynamique agissant sur la surface de varangue, prise comme le lieu géo-graphique des segments de varangue.
Enfin, la position du point d'application de la ré-sultante des forces latérales (centre de dérive effectif) peut être controlée en ajustant convenablement le relevé du segment de varangue.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le segment de varangue à l'arrière du navire présente une largeur transversale suffisante au niveau de laquelle est pr~vue l'implantation des prises d'eau des hydrojets.
On remarquera que la profondeur verticale d'immersion de la paroi externe à l'arrière du navire, au-dessus de l'intersection du segment de varangue et de la paroi interne et en-dessous de la ligne de flottaison tFs), est sensiblement égale à la profondeur d'immersion verticale a de la paroi interne, pour éviter l'ingestion d'air par les prises d'eau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie avant des quilles est à la fois effilée et relevée pour faciliter leur pénétration dans l'eau.
Pour ce qui est du mode de navigation archimédienne, la forme choisie pour les quilles n'est pas moins efficace. En effet, la paroi externe s'évase dans le haut, notamment à
l'avant et à l'arrière, pour former des volumes assurant un ap-pel hydrostatique en roulis et en tangage. ~a paroi interne est sensiblement verticale et plane à l'avant et à l'arrière du na-vire. Entre ces deux extrémités, la partie supérieure de la pa-~Z~7~
roi interne va en se renflant vers le centre des quilles, endéfinissant ainsi un renflement interne de la quille. Ces volu-mes renflés permettent en outre d'assurer, d'une part sans bal-lastage un centrage longitudinal du navire, lequel reste par 05 ailleurs sensiblement le même dans les deux modes de naviga-tion, et d'autre part un rappel hydrostatique supplémentaire en roulis et en tangage comme on l'a vu ci-dessus.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la concavité de la paroi externe à la partie arrière du navire permet l'installation d'une hélice pour la propulsion en mode de navigation archimédienne.
Il est par ailleurs essentiel d'observer que les ren-flements de la quille mentionnée ci-dessus permettent d'assurer la portance du navire en mode de navigation archimédiene sans abaissement trop considérable du navire par rapport à la surfa-ce de l'eau. En d'autres termes, ces volumes permettent de di-minuer la distance verticale entre la ligne de flottaison archimédienne (FA) et la ligne de flottaison en sustentation (FS)o Une telle caractéristique sert à limiter les impacts des vagues sur la structure centrale.
Enfin, les volumes renflés permettent évidemment de dégager des espaces utiles à l'aménagement des quilles.
L'ensemble des caractéristiques précitées coopère pour donner au navire selon l'invention un comportement opti-misé pour les deux modes de navigation, la navigation archimé-dienne, en particulier, devenant utilisable en tant que telle pour avoir une grande autonomie.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, qui représentent une forme de réa-lisation pr~férentielle de l'invention.
Sur ces dessins :
- la figure l représente une vue en perspective de trois quarts arrière d'un navire à effet de surface selon la présente invention;
- la figure 2 represente en perspective dans une vue analogue à la précédente les deux quilles latérales de ce na-vire en vis-à~vis, toutes les autres parties du navire ayant 12~7~
~ - 5 -été supprimées;
- la figure 3 est une vue de bout de l'extré-mité arrière de la quille de droite;
- la figure 4 représente une vue de coté sché-matique du navire selon l'invention;
- la figure 4a représente une vue de côté de la quille de droite avec différentes sections transver-sales échelonnées, pour bien montrer leur évolution de l'arrière vers l'avant du navire;
- la figure 4b représente une vue de dessus sché-matique de la quille de gauche.
La figure 1 illustre la constitution générale du navire selon l'invention. Il comporte essentiellement deux quilles ou coques latérales 100, réunies par une structure centrale 200.
La structure centrale 200 a de préférence la forme d'un caisson central encastré dans chacune des deux quilles latérales 100.
D'une manière connue en elle-même, les deux quil-les 100 coopèrent avec deux dispositifs de fermeture àl'avant et à l'arrière, 310 et 320 (voir figure 4), pour délimiter, entre les quilles 100, et en dessous de la structure~ 200, un espace central C, formant coussin de sustentation alimenté par un générateur d'air sous pres-sion, l'air pouvant s'échapper sous les dispositifs defermeture dans les zones 310a, 320a.
Les dispositifs de fermeture 310 et 320 sont du type relevable, de telle sorte que le navire selon l'in-vention peut se déplacer soit en sustentation sur son cous-sin, soit en navigation archimédienne sur ses deux quil-les 100.
En ce qui concerne les dispositifs de relevage, on pourra se reporter aux demandes de brevets canadiens citées ci-dessous, toutes deux au nom du demandeur:
A~
~Z65i~
- 5a -- "Navire à quilles latérales à effet de sur-face mu-'/
~ .. .
, ~2~5~
ni d'une fermeture avant perfectionnée de coussin de sustentation no 494,884 déposée le 8 novembre 1985, pour la ferrnetureavant.
- "Navire ~ effet de surface à quilles latérales comportant des moyens de sustentation perfectionnés"
05 N 494,892 déposée le 8 novembre 1985, pour la fenneture arrière.
Comme on l'a exposé, le problème de l'invention est d'optimiser la forme des quilles latérales 100 pour l'obtention de performances optimales aussi bien en mode de sustentation qu'en mode de navigation archimédienne.
Les deux quilles 100 disposees respectivement à
droite et à gauche du navire ont une forme symétrique par rap-port au plan central vertical longitudinal du navire. Les dif-férents éléments ainsi symétriques des deux quilles sont dési-gnés par les mêmes références.
De facon générale, chaque quille 100 comporte essen-tiellement un segment de varangue ou de fond 110, une paroi latérale interne 120, une paroi latérale externe 130, et un segment supérieur horizontal 140. Dans l'exemple représenté, un rebord vertical 150 réunit le segment 140 à la paroi exter-ne 130.
Sont particulièrement caractéristiques le profil évolutif du segment de varangue 110 et la forme évolutive des deux parois interne et externe 120 et 130.
Comme on le voit notamment sur les figures 2, 3 et 4a, le segment de varangue 110 est rectiligne et incliné d'un angle S variable, d'une valeur initiale d'une vingtaine de de-grés à l'arrière du navire et qui croît régulièrement jusqu'à
une valeur d'une soixantaine de degrés à la partie avant, là où
la quille commence à s'effiler. La figure 4a montre particuliè-rement bien cette évolution, puisqu'on y voit six sections transversales de la quille référencées Sl à S6, de l'arrière à
l'avant, la section Sl se retrouvant d'ailleurs sur la vue ar-rière de la figure 3.
~vec une telle variation, ce segment de varangue 3S llo, définit de l'arrière vers l'avant une surface réglée du ty-pe paraboloïde hyperbolique.
L'intersection du segment de varangue 110 et de la ~z~
paroi interne 1~0 constitue la ligne de quille 160. Cette li-gne de quille est sensiblement rectiligne et horizontale en mode de navigation archimédienne, alors qu'elle est légèrement inclinée en mode de sustentation. L'intersection du segment de 05 varangue 110 et de la paroi externe 130 constitue une ligne sensiblement rectiligne 161 qui se relève légèrement de l'arrière vers l'avant par rapport à la ligne de quille 160.
Les formes de coques ci-dessus étant bien définies, il faut y ajouter, pour une bonne compréhension de l'invention, les éléments fonctionnels suivants.
Comme représenté particulièrement à la figure 3, la ligne de flottaison en mode de navigation archimédienne FA, se situe à peu près à mi-hauteur de la quille 100.
En mode de sustentation, le coussin central C soulè-ve le navire et ses quilles, et on atteint ainsi une ligne de flottaison en mode sustenté FS, alors que, du côté du profil interne 120, le coussin C repousse l'eau jusqu'à un niveau NC
comme représenté sur les figures 3 et 4.
Les formes ainsi adoptées pour les deux quilles 100 sont celles qui, comme on va mieux le comprendre, permettent d'optimiser le comportement du navire dans chacun de ses deux modes de navigation.
En mode de sustentation, les coques 100 sont très peu immergées. Comme on le voit sur la figure 3, la hauteur d'immersion à l'arrière des quilles est sensiblement la même, soit a, pour la paroi interne par rapport à la ligne de cous-sin NC, et pour la paroi externe, par rapport à la ligne de flottaison FS. La largeur horizontale L du segment de varangue 110 est relativement grande, comme représenté, à l'arrière du navire, et diminue de l'arrière vers l'avant. Comme on le voit sur la figure 4, la ligne de coussin NC reste sensiblement pa-rallèle ~ la ligne de quille 160, ce qui signifie que la hauteur d'immersion de la paroi interne 120 en dessous du coussin C res-te sensiblement constante de l'arrière vers l'avant du navire, en n'étant pas de préf~rence inférieure à a.
De telles formes de quille et de telles conditions d'immersion pour le mode de sustentation entraînent des avanta-~L~ri~7~
~ - 8 -ges certains.
Tout d'abord, dans la région la plus immergée, à l'arrière des quilles, en dessous de la ligne de flot-taison FS, on peut installer des propulseurs à jets d'eau à circuit court de propulsion, ou hydrojets, simplement référencés 180 sur les figures 2 et 3. Les prises d'eau alimentant ces hydrojets sont situées en dessous de la surface FS.
Comme on l'a déjà vu, les fermetures avant et arrière 310 et 320 définissant le coussin de sustentation (C) sont disposées dans des zones où les quilles 100 ont une paroi interne sensiblement verticale. Cet agencement autorise un débattement vertical aisé desdites fermetu-res et facilite la transition entre le mode sustenté, où
les fermetures sont dans une position déployée, et le mode de navigation archimédienne pour lequel elles sont rele-vées.
La paroi externe 130 évolue de l'arrière à l'a-vant, depuis une courbe concave formant échancrure, comme représenté à la figure 2 jusqu'à une forme pleine, visible sur les sections S4 et S5.
Dans la partie arrière du navire, la paroi ex-terne 130 de chaque quille 100 présente une échancrure 130 dans laquelle vient se loger l'hélice de propulsion 400, en-dessous de la ligne de navigation archinlédienne (Fa).
Bien que cette caractéristique ne concerne pas la présente invention, l'hélice 400 est de préférence re-levable.
L'évolution des formes de quilles de l'arrière vers l'avant permet d'obtenir le meilleur compromis au-torisant à la fois de hautes performances en mode de sus-tentation et en mode de navigation archimédienne. A ti-tre d'exemple, pour un navire du type précité de 80 mè-~,_ S~7~
- 8a -tres de long, on atteint une vitesse de l'ordre de 50 noeuds en mode de sustentation et propulsion par hydrojets, et de 20 noeuds en mode de navigation archimé-dienne et propulsion par hélices.
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ABREGE DESCRIPTIF
La pr~sente invention concerne des formes de coque pour navire ~ effet de surface comportant une structure susten-tée du type catamaran munie de deux quilles laterales (100), réunies par une structure centrale (200), adapte pour navlguer solt en navlgatlon archime~lenne sur coque, soit en sustenta-tion sur coussin d'air, les quilles latérales ~100) délimitant avec deux dispositifs de fermeture (310, 320) le coussin d'air central de sustentation (C).
Les formes sont caractérisées en ce que chacune des deux quilles (100) comporte un segment de varangue (110), une paroi latérale interne (1 u)~ tournee vers le coussin (C), et une parol laterale externe ~l~U), le se~nlent ce varangue étant incliné vers l'extérieur par rapport A l'horizontale et se re-levant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V pro-fond à l'extrême avant la paroi interne (120) étant sensiblement verticale à l'avant et à l'arrière et présentant dans sa partie centrale supérieure (170) un renflement, la pa-roi externe (130) évoluant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des per-formances optimales soient atteintes pour les deux modes de sustentation et de navigation archimédienne.
~ 1 --La présente invention concerne des formes de coque perfectionnées pour des navires à effet de surface comportant une structure centrale munie de deux quilles latérales, et sus-ceptibles de se déplacer soit en mode de sustentation, soit en 05 mode de navigation archimédienne.
Dans un tel navire, la sustentation est réalisée par un coussin d'air, ce coussin étant délimité, en dessous de la structure centrale, d'une part par les deux quilles latérales, et, d'autre part, à l'avant et à l'arrière, par deux disposi-tifs de fermeture. Lorsque le coussin est alimenté en air souspression, le navire se trouve soulevé dans une position pour laquelle seule la zone inférieure extrême de ces deux quilles reste dans l'eau, l'air ne pouvant échapper du coussin que par dessous les deux dispositifs de fermeture. Dans une telle posi-tion sustentée, le navire peut atteindre des vitesses élevéesd'un nombre de froude supérieur ou égal à 1 sous l'effet de propulseurs qui peuvent être des hélices ou bien des hydrojets.
Lorsque le coussin d'air n'est pas alimenté, les fer-metures peuvent être relevées et le navire flotte alors sur ses deux quilles latérales, en navigation archimédienne.
Ce type de navire à effet de surface est bien connu ;
il est décrit par exemple dans les brevets FR 2.422.535, FR 1 569 807 et US 42721779.
De façon générale, les navires à effet de surface du type précité ont été conçus et réalisés pour fonctionner le plus souvent en mode de sustentation sur le coussin d'air, le mode de navigation archimédienne n'étant qu'un mode de déplace-ment accessoire à faible vitesse.
La présente invention vise la conception d'un navire à effet de surface du type précité dont les formes de coque perfectionnées assurent des performances optimales à la fois en mode de sustentation et en mode de navigation archimédienne.
On se propose également de propulser par exemple ce navire par des hydrojets en mode de sustentation, par des héli-ces ou ces hydrojets en mode de navigation archimédienne. Ilest apparu, de par les ~tudes et les essais conduits par le Demandeur, que la forme meme des deux quilles latérales pouvait être optimisée pour les deux modes de navigation.
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L'invention a donc pour objet des formes de coque pour navire à effet de surface comportant une structure susten-tée du type catamaran munie de deux quilles latérales, réunies par une structure centrale, adapté pour naviguer soit en navi-05 gation archimédienne sur coque, soit en sustentation sur cous-sin d'air, les quilles latérales délimitant avec deux dispositifs de fermeture le coussin d'air central de sustenta-tion (C), caractérisées en ce que chacune des deux quilles com-porte un segment de varangue, une paroi latérale interne tournée vers le coussin (C), et une paroi latérale externe, le segment de varangue étant incliné vers l'extérieur par rapport à l'horizontale et se relevant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V profond à l'extrême avant, la paroi interne étant sensiblement verticale à l'avant et à l'arrière et pré-lS sentant dans sa partie centrale supérieure un renflement, la paroi externe évoluant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des performan-ces optimales soient atteintes pour les deux modes de susten-tation et de navigation archimédienne.
En mode de sustentation, les formes décrites ci-après coopèrent de manière efficace. En effet, selon une caractéris-tique de l'invention, l'intersection du segment de varangue et de la paroi interne de chaque quille définit une ligne de quil-le sensiblement rectiligne. De ce fait, la profondeur d'immersion de la paroi interne, au-dessus de cette ligne de quille et en dessous de la ligne de coussin tNC), reste tou-jours au moins égale à un minimum pour assurer l'étanchéité la-térale du coussin d'air. Le navire prend une assiette telle qu'à
la vitesse nominale, la profondeur d'immersion de la paroi interne reste sensiblement constante de l'arrière à l'avant de cette ligne de quille. En effet, à cette vitesse, le système de vagues produit par le coussin est caractérisé par une pente constante de l'avant à l'arrière.
On remarquera en outre que la surface mouillée des quilles en mode de sustentation est limitee. ~'immersion, sen-siblement constante et au moins égale à a des quilles du côté
du coussin C, assure à celui-ci des meilleures conditions d'étanchéité latérale. En d'autres termes, l'air du coussin ~2~i5175 s'échappe, comme on l'a déjà indiqué, en dessous des parties in-férieures des dispositifs de fermeture et non en dessous des ligne~ de quilles.
Il est important de noter par ailleurs que la forme 05 de la surface définie par le segment de varangue est voisine d'un paraboloïde hyperbolique. De ce fait, l'assiette du navire n'est pas influencée par des variations de la pression dynami-que agissant sur cette surface. Il est bien connu en effet que pour une telle surface la résultante des forces induites par un écoulement s'applique sensiblement au même point quelle que soit l'incidence. Autrement dit encore, l'assiette du bâtiment n'est pas influencée par des variations de pression dynamique agissant sur la surface de varangue, prise comme le lieu géo-graphique des segments de varangue.
Enfin, la position du point d'application de la ré-sultante des forces latérales (centre de dérive effectif) peut être controlée en ajustant convenablement le relevé du segment de varangue.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le segment de varangue à l'arrière du navire présente une largeur transversale suffisante au niveau de laquelle est pr~vue l'implantation des prises d'eau des hydrojets.
On remarquera que la profondeur verticale d'immersion de la paroi externe à l'arrière du navire, au-dessus de l'intersection du segment de varangue et de la paroi interne et en-dessous de la ligne de flottaison tFs), est sensiblement égale à la profondeur d'immersion verticale a de la paroi interne, pour éviter l'ingestion d'air par les prises d'eau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la partie avant des quilles est à la fois effilée et relevée pour faciliter leur pénétration dans l'eau.
Pour ce qui est du mode de navigation archimédienne, la forme choisie pour les quilles n'est pas moins efficace. En effet, la paroi externe s'évase dans le haut, notamment à
l'avant et à l'arrière, pour former des volumes assurant un ap-pel hydrostatique en roulis et en tangage. ~a paroi interne est sensiblement verticale et plane à l'avant et à l'arrière du na-vire. Entre ces deux extrémités, la partie supérieure de la pa-~Z~7~
roi interne va en se renflant vers le centre des quilles, endéfinissant ainsi un renflement interne de la quille. Ces volu-mes renflés permettent en outre d'assurer, d'une part sans bal-lastage un centrage longitudinal du navire, lequel reste par 05 ailleurs sensiblement le même dans les deux modes de naviga-tion, et d'autre part un rappel hydrostatique supplémentaire en roulis et en tangage comme on l'a vu ci-dessus.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la concavité de la paroi externe à la partie arrière du navire permet l'installation d'une hélice pour la propulsion en mode de navigation archimédienne.
Il est par ailleurs essentiel d'observer que les ren-flements de la quille mentionnée ci-dessus permettent d'assurer la portance du navire en mode de navigation archimédiene sans abaissement trop considérable du navire par rapport à la surfa-ce de l'eau. En d'autres termes, ces volumes permettent de di-minuer la distance verticale entre la ligne de flottaison archimédienne (FA) et la ligne de flottaison en sustentation (FS)o Une telle caractéristique sert à limiter les impacts des vagues sur la structure centrale.
Enfin, les volumes renflés permettent évidemment de dégager des espaces utiles à l'aménagement des quilles.
L'ensemble des caractéristiques précitées coopère pour donner au navire selon l'invention un comportement opti-misé pour les deux modes de navigation, la navigation archimé-dienne, en particulier, devenant utilisable en tant que telle pour avoir une grande autonomie.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaltront de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, qui représentent une forme de réa-lisation pr~férentielle de l'invention.
Sur ces dessins :
- la figure l représente une vue en perspective de trois quarts arrière d'un navire à effet de surface selon la présente invention;
- la figure 2 represente en perspective dans une vue analogue à la précédente les deux quilles latérales de ce na-vire en vis-à~vis, toutes les autres parties du navire ayant 12~7~
~ - 5 -été supprimées;
- la figure 3 est une vue de bout de l'extré-mité arrière de la quille de droite;
- la figure 4 représente une vue de coté sché-matique du navire selon l'invention;
- la figure 4a représente une vue de côté de la quille de droite avec différentes sections transver-sales échelonnées, pour bien montrer leur évolution de l'arrière vers l'avant du navire;
- la figure 4b représente une vue de dessus sché-matique de la quille de gauche.
La figure 1 illustre la constitution générale du navire selon l'invention. Il comporte essentiellement deux quilles ou coques latérales 100, réunies par une structure centrale 200.
La structure centrale 200 a de préférence la forme d'un caisson central encastré dans chacune des deux quilles latérales 100.
D'une manière connue en elle-même, les deux quil-les 100 coopèrent avec deux dispositifs de fermeture àl'avant et à l'arrière, 310 et 320 (voir figure 4), pour délimiter, entre les quilles 100, et en dessous de la structure~ 200, un espace central C, formant coussin de sustentation alimenté par un générateur d'air sous pres-sion, l'air pouvant s'échapper sous les dispositifs defermeture dans les zones 310a, 320a.
Les dispositifs de fermeture 310 et 320 sont du type relevable, de telle sorte que le navire selon l'in-vention peut se déplacer soit en sustentation sur son cous-sin, soit en navigation archimédienne sur ses deux quil-les 100.
En ce qui concerne les dispositifs de relevage, on pourra se reporter aux demandes de brevets canadiens citées ci-dessous, toutes deux au nom du demandeur:
A~
~Z65i~
- 5a -- "Navire à quilles latérales à effet de sur-face mu-'/
~ .. .
, ~2~5~
ni d'une fermeture avant perfectionnée de coussin de sustentation no 494,884 déposée le 8 novembre 1985, pour la ferrnetureavant.
- "Navire ~ effet de surface à quilles latérales comportant des moyens de sustentation perfectionnés"
05 N 494,892 déposée le 8 novembre 1985, pour la fenneture arrière.
Comme on l'a exposé, le problème de l'invention est d'optimiser la forme des quilles latérales 100 pour l'obtention de performances optimales aussi bien en mode de sustentation qu'en mode de navigation archimédienne.
Les deux quilles 100 disposees respectivement à
droite et à gauche du navire ont une forme symétrique par rap-port au plan central vertical longitudinal du navire. Les dif-férents éléments ainsi symétriques des deux quilles sont dési-gnés par les mêmes références.
De facon générale, chaque quille 100 comporte essen-tiellement un segment de varangue ou de fond 110, une paroi latérale interne 120, une paroi latérale externe 130, et un segment supérieur horizontal 140. Dans l'exemple représenté, un rebord vertical 150 réunit le segment 140 à la paroi exter-ne 130.
Sont particulièrement caractéristiques le profil évolutif du segment de varangue 110 et la forme évolutive des deux parois interne et externe 120 et 130.
Comme on le voit notamment sur les figures 2, 3 et 4a, le segment de varangue 110 est rectiligne et incliné d'un angle S variable, d'une valeur initiale d'une vingtaine de de-grés à l'arrière du navire et qui croît régulièrement jusqu'à
une valeur d'une soixantaine de degrés à la partie avant, là où
la quille commence à s'effiler. La figure 4a montre particuliè-rement bien cette évolution, puisqu'on y voit six sections transversales de la quille référencées Sl à S6, de l'arrière à
l'avant, la section Sl se retrouvant d'ailleurs sur la vue ar-rière de la figure 3.
~vec une telle variation, ce segment de varangue 3S llo, définit de l'arrière vers l'avant une surface réglée du ty-pe paraboloïde hyperbolique.
L'intersection du segment de varangue 110 et de la ~z~
paroi interne 1~0 constitue la ligne de quille 160. Cette li-gne de quille est sensiblement rectiligne et horizontale en mode de navigation archimédienne, alors qu'elle est légèrement inclinée en mode de sustentation. L'intersection du segment de 05 varangue 110 et de la paroi externe 130 constitue une ligne sensiblement rectiligne 161 qui se relève légèrement de l'arrière vers l'avant par rapport à la ligne de quille 160.
Les formes de coques ci-dessus étant bien définies, il faut y ajouter, pour une bonne compréhension de l'invention, les éléments fonctionnels suivants.
Comme représenté particulièrement à la figure 3, la ligne de flottaison en mode de navigation archimédienne FA, se situe à peu près à mi-hauteur de la quille 100.
En mode de sustentation, le coussin central C soulè-ve le navire et ses quilles, et on atteint ainsi une ligne de flottaison en mode sustenté FS, alors que, du côté du profil interne 120, le coussin C repousse l'eau jusqu'à un niveau NC
comme représenté sur les figures 3 et 4.
Les formes ainsi adoptées pour les deux quilles 100 sont celles qui, comme on va mieux le comprendre, permettent d'optimiser le comportement du navire dans chacun de ses deux modes de navigation.
En mode de sustentation, les coques 100 sont très peu immergées. Comme on le voit sur la figure 3, la hauteur d'immersion à l'arrière des quilles est sensiblement la même, soit a, pour la paroi interne par rapport à la ligne de cous-sin NC, et pour la paroi externe, par rapport à la ligne de flottaison FS. La largeur horizontale L du segment de varangue 110 est relativement grande, comme représenté, à l'arrière du navire, et diminue de l'arrière vers l'avant. Comme on le voit sur la figure 4, la ligne de coussin NC reste sensiblement pa-rallèle ~ la ligne de quille 160, ce qui signifie que la hauteur d'immersion de la paroi interne 120 en dessous du coussin C res-te sensiblement constante de l'arrière vers l'avant du navire, en n'étant pas de préf~rence inférieure à a.
De telles formes de quille et de telles conditions d'immersion pour le mode de sustentation entraînent des avanta-~L~ri~7~
~ - 8 -ges certains.
Tout d'abord, dans la région la plus immergée, à l'arrière des quilles, en dessous de la ligne de flot-taison FS, on peut installer des propulseurs à jets d'eau à circuit court de propulsion, ou hydrojets, simplement référencés 180 sur les figures 2 et 3. Les prises d'eau alimentant ces hydrojets sont situées en dessous de la surface FS.
Comme on l'a déjà vu, les fermetures avant et arrière 310 et 320 définissant le coussin de sustentation (C) sont disposées dans des zones où les quilles 100 ont une paroi interne sensiblement verticale. Cet agencement autorise un débattement vertical aisé desdites fermetu-res et facilite la transition entre le mode sustenté, où
les fermetures sont dans une position déployée, et le mode de navigation archimédienne pour lequel elles sont rele-vées.
La paroi externe 130 évolue de l'arrière à l'a-vant, depuis une courbe concave formant échancrure, comme représenté à la figure 2 jusqu'à une forme pleine, visible sur les sections S4 et S5.
Dans la partie arrière du navire, la paroi ex-terne 130 de chaque quille 100 présente une échancrure 130 dans laquelle vient se loger l'hélice de propulsion 400, en-dessous de la ligne de navigation archinlédienne (Fa).
Bien que cette caractéristique ne concerne pas la présente invention, l'hélice 400 est de préférence re-levable.
L'évolution des formes de quilles de l'arrière vers l'avant permet d'obtenir le meilleur compromis au-torisant à la fois de hautes performances en mode de sus-tentation et en mode de navigation archimédienne. A ti-tre d'exemple, pour un navire du type précité de 80 mè-~,_ S~7~
- 8a -tres de long, on atteint une vitesse de l'ordre de 50 noeuds en mode de sustentation et propulsion par hydrojets, et de 20 noeuds en mode de navigation archimé-dienne et propulsion par hélices.
/
~ 'J ;
s ~
Claims (9)
1. Formes de coque pour navire à effet de surface comportant une structure sustentée du type catamaran munie de deux quilles latérales (100), réunies par une structure cen-trale (200), adapté pour naviguer soit en navigation archimé-dienne sur coque, soit en sustentation sur coussin d'air, les quilles latérales (100) délimitant avec deux dispositifs de fermeture (310, 320) le coussin d'air central de sustentation (C), caractérisées en ce que chacune des deux quilles (100) comporte un segment de varangue (110), une paroi latérale in-terne (120), tournée vers le coussin (C), et une paroi latérale externe (130), le segment de varangue étant incliné vers l'ex-térieur par rapport à l'horizontale et se relevant de l'arrière vers l'avant de la quille jusqu'à un V profond à l'extrême avant, la paroi interne (120) étant sensiblement verticale à
l'avant et à l'arrière et présentant dans sa partie centrale supérieure (170) un renflement, la paroi externe (130) évolu-ant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des performances optimales soient atteintes pour les deux modes de sustentation et de navigation archimédienne.
l'avant et à l'arrière et présentant dans sa partie centrale supérieure (170) un renflement, la paroi externe (130) évolu-ant de l'arrière vers l'avant d'une courbe concave à une courbe pleine, de telle sorte que des performances optimales soient atteintes pour les deux modes de sustentation et de navigation archimédienne.
2. Navire à effet de surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intersection du segment de varangue (110) et de la paroi interne (120) de chaque quille (100) dé-finit une ligne de quille (160) sensiblement rectiligne, et que, en modes de sustentation, la profondeur d'immersion de la paroi interne (120) au-dessus de cette ligne de quille (160), et en dessous de la ligne de coussin (Nc), reste toujours au moins égale à un minimum pour assurer l'étanchéité latérale du coussin d'air.
3. Navire à effet de surface selon la revendication 2, caractérisé en ce que le segment de varangue (110) à l'ar-rière du navire présente une largeur transversale au niveau de laquelle est prévue l'implantation de prises d'eau (181) d'hydrojets (180).
4. Navire à effet de surface selon la revendication 3, caractérisé en ce que le segment de varangue (110) et la paroi externe (130) ont une intersection (161) sensiblement rectiligne, et en ce que, à l'arrière du navire l'immersion verticale de la paroi externe (130) est sensiblement recti-ligne, et égale à la profondeur d'immersion de la paroi in-terne pour éviter l'ingestion d'air par les prises d'eau (181).
5. Navire à effet de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, en navigation archimédienne, au moins une hélice (400) est associée à chaque coque (100) en étant disposée dans une échancrure arrière défi-nie par la paroi externe (130) en dessous de la ligne de flot-taison archimédienne (Fa).
6. Navire à effet de surface selon l'une quelconque des revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le segment de varangue (110) définit de l'arrière vers l'avant une surface réglée du type paraboloide hyperbolique.
7. Navire à effet de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des fermetures relevables (310, 320) à l'arrière et à l'avant du navire, au droit des zones sensiblement verticales de la paroi interne de chaque quille (100).
8. Navire à effet de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie avant basse (190) de chaque quille (100) est effilée en lame de couteau.
9. Navire à effet de surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le centrage du navire est assuré en navigation archimédienne par la coo-pération du volume délimité par les renflements (170) des coques engendrant une poussée d'Archimède, du volume arrière réduit des quilles et du volume avant augmenté dans sa partie haute.
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