CA3241341A1 - Unite de propulsion velique, et navire comportant une telle unite - Google Patents
Unite de propulsion velique, et navire comportant une telle uniteInfo
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Abstract
Description
Domaine de l'invention La présente invention concerne d'une façon générale la propulsion vélique, et plus particulièrement un nouveau type d'aile de propulsion pour bateaux de croisière et navires de travail.
Etat de la technique On connaît notamment par les documents W02018087649A1 et VV02020115717A1 un dispositif de propulsion vélique qui comprend une aile double montée sur une structure commandée angulairement autour d'un axe généralement vertical en fonction des conditions, l'aile double comprenant un volet avant et un volet arrière, un mât avant et un mât arrière reliés par un élément formant bôme et par un élément formant corne, le volet avant étant traversé par le mât avant en pouvant tourner autour d'un axe défini par le ce dernier, et le volet arrière étant traversé par le mât arrière en pouvant tourner autour d'un axe défini par ce dernier. Ladite structure est capable de tourner sur un axe de rotation situé au niveau du mât avant.
On connaît par ailleurs par le document US2018162502A1 un engin submersible comportant une aile double de propulsion vélique qui peut basculer pour limiter la tramée en mode de déplacement en submersion.
L'aile comprend par ailleurs un mécanisme complexe permettant de décaler latéralement le volet arrière en vue de le placer le long du volet avant.
On connaît enfin par le document GB2590082A une aile à trois volets dont le volet arrière peut adopter une orientation inverse de celle des deux autres volets. On observe toutefois que dans cette position, l'aile présente encore un encombrement substantiel.
Résumé de l'invention La présente invention vise à proposer une solution particulièrement simple et efficace pour limiter sélectivement, en cas de non-utilisation, l'encombrement d'un dispositif comprenant deux volets à orientation variable.
de propulsion vélique, jusqu'à une orientation repliée où une partie substantielle de son étendue, en coupe transversale, vient se placer le long d'une partie substantielle de l'étendue, en coupe transversale, du volet avant.
L'unité de propulsion vélique comprend optionnellement les caractéristiques additionnelles suivantes, prises individuellement ou en toutes combinaisons que l'homme du métier appréhendera comme étant techniquement compatibles :
* le volet avant est dépourvu de dispositif de commande d'orientation et, en utilisation, est libre de se déplacer dans un certain intervalle angulaire, et en approchant de sa position repliée, le volet arrière est apte à
solliciter et décaler angulairement le volet avant de manière à minimiser l'encombrement des volets encombrement dans la direction de leur épaisseur.
* le décalage angulaire du volet avant est tel que les axes de leurs profils en coupe transversale sont généralement parallèles en position repliée.
* les axes des profils des volets en coupe transversale, en position repliée, sont décalés angulairement d'une valeur d'environ 2 à 200 par rapport à un plan contenant les axes des deux mats.
* en position repliée, un bord de fuite du volet arrière est situé au proche voisinage d'un bord d'attaque du volet avant.
e l'unité comprend en outre des moyens de verrouillage du volet arrière dans sa position repliée.
On propose également un navire caractérisé en ce qu'il comprend au moins une unité de propulsion vélique telle que définie ci-dessus.
Dans une forme de réalisation particulière, le navire comprend un o mécanisme pour amener la ou chaque unité de propulsion vélique d'une position active à une position inactive, le dispositif de commande de repliement étant commandé en relation avec la commande dudit mécanique.
Ladite position inactive peut être notamment une position rangée ou escamotée.
Brève description des dessins D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est une vue en perspective d'ensemble d'un dispositif de propulsion vélique selon un exemple de réalisation de l'invention, dans une position d'utilisation, - la Figure 2 est une vue en coupe horizontale schématique du dispositif de la Figure 1, dans la même position que sur la Figure 1, - la Figure 3 est une vue en perspective d'ensemble du dispositif des Figures 1 et 2, dans une position de non-utilisation, - la Figure 4 est une vue en coupe horizontale schématique du dispositif des figures précédentes, dans la même position que sur la Figure 3, - la Figure 5 est une vue en perspective d'une forme de réalisation particulière d'un dispositif de propulsion vélique selon l'invention,
Description détaillée d'une forme de réalisation préférée En référence aux figures, un dispositif de propulsion vélique selon l'invention prend ici la forme d'une aile comprenant deux profils aérodynamiques réglables tous deux en incidence et dont l'angle de calage relatif est réglable. On les dénomme dans la suite premier volet ou volet avant, et second volet ou volet arrière. Ils sont désignés par les références 100 et 200, respectivement. Ils pivotent sur des axes définis par deux mâts respectifs 310, 320, ici cylindriques, comme on va le voir dans la suite.
Au moins l'un de ces profils présente une section transversale aérodynamique asymétrique dans la direction avant-arrière (avec bord d'attaque et bord de fuite). Il peut s'agir par exemple de sections dites en aile d'avion symétriques, et plus préférentiellement des sections normalisées NACA 00xx ou autres.
L'angle relatif du second volet par rapport au premier volet est réglable, éventuellement de façon différentielle suivant la hauteur pour permettre dans ce cas un vrillage du second volet.
Des détails du fonctionnement et du comportement au vent d'un tel dispositif figurent dans le document W02020115717A1.
Le dispositif comprend par ailleurs un cadre rigide 300 formé par les deux mâts cylindriques 310, 320, ici de diamètre extérieur constant, et par des éléments structurels généralement horizontaux, 330, 340, respectivement inférieur et supérieur, formant respectivement un élément de bôme et un élément de corne. Ce cadre structurel est libre de tourner autour d'un axe vertical Al formé par le mât avant 310. Les éléments de ce cadre structurel sont formés de pièces par exemple en métal ou en matériau composite, dimensionnées de façon appropriée en fonction des contraintes.
Dans le présent exemple, l'épaisseur du volet arrière 200 étant plus petite que celle du volet avant 100, le mât arrière 320 peut présenter un diamètre plus petit que celui du mât avant 310. Il matérialise l'axe A2 de pivotement du volet arrière 200 par rapport à la structure 300.
l'aide d'une commande appropriée, en étant portée par un pivot 500 monté
sur le pont du navire, l'axe de pivotement de l'ensemble de la structure étant avantageusement confondu avec l'axe Al défini par le mât avant 310.
Les moyens de commande en orientation des volets avant et arrière autour de leur mât respectif peuvent être du type décrit dans VV02020115717A1, d'autres moyens étant bien entendu possibles.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif peut prendre la position d'utilisation telle qu'illustrée sur les Figures 1 et 2, avec les degrés de liberté
des volets en pivotement et le cas échéant en vrillage tels que décrits dans W02020115717A1, étant noté que la position illustrée sur les Figures 1 et 2 est celle où les deux volets sont en position médiane.
Lorsque l'on souhaite diminuer l'encombrement ou l'emprise du dispositif, celui-ci est conçu pour permettre au volet arrière 200 d'être replié
vers l'avant autour de son axe de pivotement A2, sur un angle de l'ordre de 180 , pour qu'il se trouve le long du volet avant.
Cet agencement permet de réduire l'encombrement avant-arrière du dispositif, par exemple :
- pour limiter sa prise au vent en cas de tempête, - pour faciliter son rangement lorsqu'il doit être escamoté, que ce soit par basculement, par translation notamment selon l'un des axes principaux (longitudinal, transversal et vertical) du navire, ou par toute combinaison de mouvements, - pour limiter son encombrement par exemple lors de man uvres de chargement-déchargement dans le cas où le dispositif est monté sur un navire de marine marchande,
Le mouvement de repliement du volet arrière s'accompagne avantageusement, comme on le voit bien sur la Figure 4, d'un léger décalage angulaire du volet avant 100 selon un angle al par rotation autour de son axe Ai, par rapport au plan de la structure porteuse 300, tel que matérialisé
sur la Fig. 4 par son axe longitudinal AA. Ceci permet au volet arrière 200 d'être rabattu sans que le bord arrière 110 du volet avant ne vienne gêner ce mouvement. Avantageusement, le décalage angulaire du volet avant est tel que les axes AV1, AV2 des profils des volets avant et arrière en coupe transversale sont généralement parallèles.
Dans un premier cas, le volet avant est passif, c'est-à-dire dépourvu d'actionneur spécifique, et en utilisation se déplace librement dans un certain intervalle angulaire sous l'effet du vent. Dans ce cas, le volet arrière lors de son repliement vient légèrement solliciter le volet avant pour le décaler angulairement, amenant ainsi les axes AV1 et AV2 des profils des deux volets dans une relation parallèle ou peu inclinée. On comprend que dans ce cas l'espace entre les deux volets représenté sur la Fig. 4 n'existe pas. La sollicitation peut s'effectuer par exemple directement par l'ensemble de la surface du volet, ou au niveau d'éléments de forme internes des volets, ou encore par des éléments d'appui dédiés, localisés.
Dans un deuxième cas, le volet avant est doté d'un dispositif de changement d'orientation, et ce dernier est actionné pour amener l'axe AV1 du profil du volet avant dans une parallèle ou peu inclinée par rapport à
l'axe AV2 du profil du volet arrière.
De façon également avantageuse, en fin de repliement, les sections transversales des volets avant et arrière sont entièrement inscrits dans les contours de l'élément formant bôme, et de préférence également de l'élément formant corne.
La commande du repliement du volet arrière et (et le cas échéant du décalage angulaire du volet avant lorsqu'il n'est pas libre) est effectuée de façon manuelle ou motorisée. Dans le cas d'une commande motorisée, on peut prévoir un agencement de contrôle de fin de course basé sur tout type d'asservissement, notamment mécanique, optique, électrique ou électromagnétique ou avec une motorisation pas à pas permettant un contrôle fin de la position angulaire en fin de repliement. On pourra notamment utiliser les mécanismes de commande d'orientation tels que décrits dans le document VV02020115717A1, l'homme du métier étant capable d'apporter les adaptations nécessaires.
Il est également possible d'assurer un verrouillage mécanique des deux volets en position repliée, soit l'un avec l'autre, soit par rapport au cadre 300. Les moyens de verrouillage peuvent comprendre par exemple des doigts de verrouillage coopérant avec des aménagements associés prévus sur ou dans l'élément de bôme 330 ou l'élément de corne 340 et actionnés mécaniquement, par électro-aimants, etc.
Maintenant en référence aux Figures 5 à 7, on a illustré un dispositif de protection vélique où le volet avant et le volet sont affalables, par exemple comme décrit dans le document W02020115717A1.
Les deux volets sont ici définis respectivement par une série d'éléments de forme avant 120 et une série (de préférence de même nombre) d'éléments de forme arrière 220 qui décrivent conjointement une enveloppe de profils aérodynamiques symétriques destinés à former, en
Ces éléments de forme sont ici libres en rotation et en translation sur leur mat respectif 310, 320, la translation permettant d'assurer le hissage et l'affalage des deux volets et le cas échéant la prise de ris.
Sur la Figure 5, le dispositif de propulsion est dans son état de fonctionnement, l'inclinaison des volets avant et arrière étant pilotée en fonction des conditions de navigation.
Sur la Figure 6, les deux volets ont été affalés, et occupent un encombrement limité le long de l'élément formant bôme 330.
Enfin sur la Figure 7, le volet arrière affalé a été replié contre le volet avant selon les principes explicités plus haut.
Ceci permet notamment d'abaisser le centre de gravité du dispositif lors des déplacements.
Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et illustrées sur les dessins, mais l'homme du métier saura y apporter de nombreuses variantes ou modifications.
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