EP0129558A1 - Systeme de voilure destine a la propulsion des navires ou des vehicules terrestres - Google Patents

Systeme de voilure destine a la propulsion des navires ou des vehicules terrestres

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EP0129558A1
EP0129558A1 EP83903804A EP83903804A EP0129558A1 EP 0129558 A1 EP0129558 A1 EP 0129558A1 EP 83903804 A EP83903804 A EP 83903804A EP 83903804 A EP83903804 A EP 83903804A EP 0129558 A1 EP0129558 A1 EP 0129558A1
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EP
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wing
airfoil
yards
rotation
constituted
Prior art date
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Withdrawn
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EP83903804A
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German (de)
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Inventor
Pierre Estoueig
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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

Definitions

  • the present invention relates to devices called wings intended to propel ships or even land vehicles from wind energy.
  • Local variations in wind speed due to the presence of the airfoil produce pressure differences between the faces of the airfoil. These pressure differences result in a force directly transmitted to the mobile by the wing supports.
  • the state of the art is as follows: there are flexible canopies whose implementation is long and complicated and whose operation can present dangers (risk of untimely jibe).
  • the reduction of the airfoil may require perilous maneuvers (on the deck of a ship).
  • Furling jibs represent an improvement: they are easier to implement but this is paid for by a lower efficiency and, moreover, this does not concern the whole wing.
  • the object of the present invention constitutes an ultimate outcome of this type of wing (of which it retains reliability) before the use of rotary wings used to actuate propellers.
  • the airfoil system according to the present invention aims to completely eliminate the risk of jibe and, more generally, to allow adjustments and variations of airfoil surface accessible to a single man without effort or dangerous maneuver or easily mechanized.
  • the reduction of the forces and the aptitude for mechanization are obtained by the following arrangements: the whole of the airfoil is substantially symmetrical with respect to the axis of rotation therefore very grouped around this axis, implemented in a manner unique, and largely self-compensated. Elimination of the risk of jibe is obtained thanks to a device which can be a wind vane and such that during operation, the center of thrust of the wing is always slightly to the wind from the axis of rotation.
  • the wing according to the present invention comprises two half-wings 8 and 9 (FIG. 2). It is established between two upper yards 6 and 7 arranged in X and two lower yards 4 and 5 arranged in the same way.
  • Each yard can pivot in its middle around the mast (axis of rotation) and supports at one end a winding tube (10 or 11) and at the other end, the trailing edge profile (14 or 15).
  • the leading edges can be constituted by rigid fairings 12 and 13 including the winding tubes.
  • the orientation of the blade is obtained by an identical rotation of the four yards.
  • the variation of sail area is obtained by opposite rotations of yards of the same X, of the two X being modified in the same way.
  • the half-wings are substantially parallel and practically symmetrical with respect to the axis of rotation (or of the mast, in this case).
  • the maximum reduction in airfoil can give a rigid structure with a small surface area (Figure 4).
  • the maximum sail area can be obtained when the yards of the same X are diagonals-of a square or perpendicular to each other.
  • the spacing of the half-wings is then substantially equal to their rope. Under these conditions, there is practically no harmful interference between the two half-wings (see aerodynamic works).
  • the airfoil according to the invention is such that its center of thrust is constantly, during operation, slightly upwind of the axis of rotation and in particular such that, left in free rotation, it becomes feathered, edges of attack against the wind. This result can be obtained by a wind vane 18, designed to remain constantly in the plane of symmetry of the airfoil.
  • the wing support can consist of a mast I fitted with a bracket 2, held by shrouds 3.
  • the clearance thus obtained allows the rotation of the wing over 360 degrees (FIG. 3).
  • the wing At rest, the wing can be folded inside the rigid structure (Figure 4), in the upright or lying position ( Figure 5). The implementation is thus greatly facilitated.
  • the control assembly 21 (FIG. I) is detailed in FIGS. 6 and 7. It consists of two parts which allow the orientation and the surface variation of the wing.
  • Orientation control a ring gear 24, centered on the axis of rotation, is secured to the lower yard 4. It can mesh on another gear ring 25 secured to a flywheel 26. The assembly formed by 25 and 26 can be moved to engage or disengage the control. The steering wheel 26 can be locked in rotation by a brake 27 (engaged position).
  • a ring gear 28, centered on the axis of rotation, is rotationally integral with two pulleys 29 and 30; it can mesh on another ring gear 31 secured to a flywheel 32.
  • the assembly formed by 31 and 32 can be translated in order to disengage or engage the control.
  • the rotational movement of the pulleys 29 and 30 is transmitted by belts 22 and 23 to the pulleys 19 and 20 actuating the winding tubes.
  • 33 is a locking finger acting on the grooves of the grooved crown integral with 28 (see FIG. 6).
  • 34 is a spring.
  • Figure 6 corresponds to a configuration: disengaged controls, free wing in rotation.
  • Figure 7 corresponds to a configuration for adjusting the surface.
  • This wing system can provide main or auxiliary propulsion for pleasure or regatta boats, sand yachts, merchant ships or trawlers.

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Abstract

Système de voilure tel que l'action du vent sur la voilure est directement transmise au mobile par des supports en vue de produire une force de propulsion. Il est constitué par un mât (I) servant de pivot à deux vergues supérieures (6 et 7) disposées en X et à deux vergues inférieures (4 et 5) disposées identiquement. Deux demi-voilures rectangulaires (8 et 9), disposées de part et d'autre du mât (I), sont établies entre ces vergues. Une rotation identique des quatre vergues donne un changement d'orientation de la voilure. Une rotation opposée des vergues de chaque X donne un changement de surface de voilure. Un dispositif d'actionnement spécifique est prévu soit pour une commande manuelle sans effort soit pour une commande automatisée. Il peut assurer une propulsion principale ou d'appoint de bateaux de plaisance ou régate, de chars à voile, de navires marchands ou de chalutiers.

Description

SYSTEME DE VOILURE DESTINE A LA PROPULSION DES NAVIRES OU DES VEHICULES TERRESTRES La présente invention concerne les dispositifs appelés voilures destinés à assurer la propulsion de navires ou même de véhicules terrestres à partir de l'énergie éolienne. Les variations locales de vitesse du vent dues à la présence de la voilure produisent des différences de pression entre les faces de la voilure. Ces différences de pression se traduisent par une force directement transmise au mobile par les supports de la voilure. Dans ce secteur, l'état de la technique est le suivant : il existe des voilures souples dont la mise en oeuvre est longue et compliquée et dont la manoeuvre peut présenter des dangers (risque d'empannage intempestif). De plus la réduction de voilure peut nécessiter des manoeuvres périlleuses (sur le pont d'un navire). Des focs à enrouleur représentent un progrès : ils sont plus faciles à mettre en oeuvre mais cela se paie par un moins bon rendement et, de plus, cela ne concerne pas toute la voilure.
En outre la manoeuvre des voilures souples classiques est difficilement mécanisable et très rapidement inaccessible à un homme seul, à partir d'une certaine taille.
Il existe aussi des voilures rigides qui sont plus facilement mécanisables mais elles présentent un inconvénient majeur : la variation de surface est très difficile sinon impossible à prévoir. L'objet de la présente invention constitue un aboutissement ultime de ce type de voilure (dont il conserve la fiabilité) avant l'utilisation de voilures tournantes servant à actionner des hélices. Le système de voilure suivant la présente invention a pour but d'éliminer totalement le risque d'empannage et, plus généralement, de permettre des réglages et variations de surface de voilure accessiblés à un homme seul sans efforts ni manoeuvre dangereuse ou facilement mécanisables.
La réduction des efforts et l'aptitude à la mécanisation sont obtenues par les dispositions suivantes : l'ensemble de la voilure est sensiblement symétrique par rapport à l'axe de rotation donc très regroupé autour de cet axe, mis en oeuvre d'une manière unique, et en grande partie autocompensé. L'élimination du risque d'empannage est obtenue grâce a un dispositif qui peut être une girouette et tel qu'en cours de fonctionnement, le centre de poussée de la voilure soit toujours légèrement au vent de l'axe de rotation. La voilure selon la présente invention comporte deux demivoilures 8 et 9 (figure 2). Elle est établie entre deux vergues supérieures 6 et 7 disposées en X et deux vergues inférieures 4 et 5 disposées de la même manière.
Chaque vergue peut pivoter en son milieu autour du mât (axe de rotation) et supporte à une extrémité un tube enrouleur (10 ou 11) et à l'autre extrémité, le profilé de bord de fuite (14 ou 15).
Les bords d'attaque peuvent être constitués par des carénages rigides 12 et 13 englobant les tubes enrouleurs.
L'orientation de la voilure est obtenue par une rotation identique des quatre vergues.
La variation de surface de voilure est obtenue par rotations opposées des vergues du même X, des deux X étant modifiés de la même manière.
Quelle que soit la surface de voilure choisie, les demi-voilures sont sensiblement parallèles et pratiquement symétriques par rapport à l'axe de rotation (ou du mât, dans ce cas).
La réduction maximale de voilure peut donner une structure rigide de faible surface (figure 4). La surface maximale de voilure peut être obtenue quand les vergues d'un même X sont les diagonales-d'un carré ou perpendiculaires entre elles. L'espacement des demi-voilures est alors sensiblement égal à leur corde. Dans ces conditions, il n'y à pratiquement pas d'interférence nuisible entre les deux demi-voilures (voir ouvrages d'aérodynamique). La voilure selon l'invention est telle que son centre de poussée soit constamment, en cours de fonctionnement, légèrement au vent de l'axe de rotation et en particulier telle que, laissée en rotation libre, elle se mette en drapeau, bords d'attaque face au vent. Ce résultat peut être obtenu par une girouette 18, prévue pour rester constamment dans le plan de symétrie de la voilure. Le support de la voilure peut être constitué par un mât I équipé d'une potence 2, tenue par des haubans 3. Le dégagement ainsi obtenu permet la rotation de la voilure sur 360 degrés (figure 3). Au repos, la voilure peut être repliée à l'intérieur de la structure rigide (figure 4), en position dressée ou couchée (figure 5). La mise en oeuvre est ainsi grandement facilitée.
A titre indicatif, l'étarquage de la voilure peut être as- sure par des ressorts 16 et 17 ou tout autre système tel des vérins. L'ensemble de commande 21 (figure I) est détaillé sur les figures 6 et 7. Il est constitué de deux parties qui permettent l'orientation et la variation de surface de la voilure.
La variante représentée est manuelle mais elle peut facilement être mécanisée et même automatisée moyennant des modifications mineures. Commande d'orientation : une couronne dentée 24, centrée sur l'axe de rotation, est solidaire de la vergue inférieure 4. Elle peut engrener sur une autre couronne dentée 25 solidaire d'un volant 26. L'ensemble formé par 25 et 26 peut être translaté en vue d'embrayer ou de débrayer la commande. Le volant 26 peut être bloqué en rotation par un frein 27 (position embrayée).
Commande de variation de surface : une couronne dentée 28, centrée sur l'axe de rotation, est solidaire en rotation de deux poulies 29 et 30 ; elle peut engrener sur une autre couronne dentée 31 solidaire d'un volant 32. L'ensemble formé par 31 et 32 peut être translaté en vue de débrayer ou d'embrayer la commande. Le mouvement de rotation des poulies 29 et 30 est transmis par des courroies 22 et 23 aux poulies 19 et 20 actionnant les tubes enrouleurs.33 est un doigt de verrouillage agissant sur les cannelures de la couronne cannelée solidaire de 28 (voir figure 6). Il existe aussi des cannelures entre 28 et la pièce de révolution portant les poulies 29 et 30. Sur les figures 6 et 7 ces cannelures sont indiquées par un trait interrompu. 34 est un ressort.
Toutes les pièces représentées figures 6 et 7, exceptés le doigt 33, la vergue 4, le frein 27, sont de révolution autour d'un axe. La figure 6 correspond à une configuration : commandes débrayées, voilure libre en rotation. La figure 7 correspond à une configuration permettant le réglage de la surface.
Ce système de voilure peut assurer la propulsion principale ou d'appoint de bateaux de plaisance ou régate, de chars à voile, de navires marchands ou de chalutiers.

Claims

REVENDICATIONS 1) Système de voilure destiné à la propulsion des navires ou des véhicules terrestres, caractérisé par les faits suivants. Il comporte deux demi-voilures 8 et 9 sensiblement parallèles entre elles. Chaque demi-voilure est équipée d'un enrouleur (10 ou 11) côté bord d'attaque. Le bord de fuite de chaque demi-voilure est constitué par un profilé rigide (14 ou 15). Le système de voilure comporte des supports de voilure permettant la rotation des demi-voilures autour de l'axe 1 d'une part et une variation de la distance entre un enrouleur et un profilé de bord de fuite (par exemple 11 et 15) progressive et sensiblement identique sur les deux demi-voilures d'autre part. Il comporte un dispositif destiné à reculer le centre de poussée. Il comporte un dispositif d'étarquage. Il comporte un dispositif destiné à commander l'orientation de la voilure. Il comporte un dispositif destiné à commander la variation de surface de la voilure. 2) Système de voilure selon la renvendication 1 caractérisé par le fait que les supports de la voilure comprennent un mât disposé suivant l'axe 1, équipé d'une potence 2 elle-même étayée par les haubans 3, deux vergues supérieures 6 et 7 disposées en X, deux vergues inférieures 4 et 5 disposées en X. Une extrémité de chaque vergue supporte une extrémité de tube enrouleur (10 ou 11). L'autre extrémité supporte une extrémité de profilé de bord de fuite (14 ou 15). Chaque vergue pivote en son milieu autour du mât : une rotation identique des quatre vergues change l'orientation de la voilure ; une rotation opposée des vergues de chaque X change la surface de la voilure. 3) Système de voilure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les enrouleurs (10 et 11) sont disposés à l'intérieur de carénages rigides (12 et 13) constituant respectivement les bords d'attaque de chaque demi-voilure.
4) Système de voilure selon les revendications 1 et 3. caractérisé par le fait que le carénage rigide de bord d'attaque et le profilé rigide de bord de fuite de l'une ou l'autre des demi-voilures sont prévus pour s'emboiter en vue de former une structure rigide correspondant à la surface minimale de voilure.
5) Système de voilure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif destiné à reculer le centre de poussée est constitué par la girouette 18 et les biellettes lui servant de support articulées de manière à ce que la girouette reste constamment parallèle et équidistante aux deux demi-voilures et de manière à ce que la distance du centre de poussée de 18 à l'axe de rotation 1 varie dans le même sens que la surface de voilure.
6) Système de voilure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le système d'étarquage est constitué par des ressorts (tels
16 ou 17) ou des vérins (électriques ou hydrauliques).
7) Système de voilure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de commande d'orientation de voilure est constitué par un couple conique débrayable comprenant un engrenage conique 25 actionné par un système d'actionnement d'une part et par un engrenage conique 24, concentrique à l'axe de rotation 1 de voilure et solidaire d'un support mobile de la voilure, d'autre part.
8) Système de voilure selon la revendication 1 et la revendication 7 caractérisé par le fait que le système d'actionnement est constitué par le volant 26 ou tout système mécanisé ou automatisé. Un frein 27 est associé au volant 26 pour permettre de bloquer l'engrenage 25 dans une position donnée.
9) Système de voilure selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif de commande de variation de surface de voilure est constitué par un couple conique débrayable comprenant un engrenage conique 31 relié à des moyens d'actionnement d'une part et par un engrenage conique 28, concentrique à l'axe de rotation de voilure 1 et solidaire en rotation d'une pièce de révolution portant les poulies 29 et 30. d'autre part. Le mouvement de rotation des poulies 29 et 30 est transmis par des courroies 22 et 23 aux poulies 19 et 20 actionnant respectivement les tubes enrouleurs 10 et 11. Le dispositif de commande de variation de surface de voilure est aussi constitué par un dispositif de verrouillage destiné à bloquer dans une postion donnée les poulies 29 et 30 donc les enrouleurs (commande de variation de surface débrayée) et à permettre le mouvement du couple conique 28-31 quand la commande est embrayée.
10) Système de voilure selon les revendications 1 et 9 caractérisé par le fait que le dispositif de verrouillage est constitué par un doigt de verrouillage 33. une couronne cannelée solidaire de 28. des cannelures entre 28 et la pièce de révolution portant les poulies 29 et 30. et un ressort 34.
EP83903804A 1982-12-14 1983-12-09 Systeme de voilure destine a la propulsion des navires ou des vehicules terrestres Withdrawn EP0129558A1 (fr)

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