Voilure épaisse à profil aile réversible

Abstract

 L'invention concerne une structure et des dispositifs spécifiques pour le gréement des voiliers multicoques et monocoque, constitué d'une voilure épaisse à profil aile réversible (4A, AB) avec mât rotatif tubulaire (1) et bôme (2) intégré. L'invention permet :
1) d'optimiser la performance aérodynamique globale de l'ensemble mât et voile en navigation et sous voilure réduite,
2) de réduire significativement les coûts de fabrication et de mise en oeuvre des gréements rotatifs de type aile,
3) de réduire le poids des mâts aile,
4) de diminuer le fardage du mât aile au mouillage et en navigation lorsque la voilure est réduite ou affalée,
5) le cas échéant, d'obtenir une très bonne flottabilité de l'ensemble du gréement,

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de voilure épaisse à profil aile réversible avec mât et bôme intégrés ainsi que les procédés de mise en oeuvre associés décrits ci-après.

[0002] Plusieurs solutions ont été proposées pour la réalisation des voilures à profil épais dont certaines font l'objet de brevets, en particulier, FR 2036208 / FR 2862278 / FR 2855493 / FR 2827570 / FR 2820109 / FR2840875 / FR2845063 / FR2856029 / WO 0189923 / WO 03024782 / WO 03039948 / EP1535835 / EP1520781 / DE 19500413 / US 5868092 et CA 2257285, qui constituent l'arrière plan technologique du domaine.

[0003] Cependant, dans l'état actuel des techniques, et malgré l'intérêt aérodynamique très important des voilures épaisses à profil aile en terme de rendement et de performances en comparaison avec un mât et une voile classique, force est de constater que les principales restrictions à une plus large utilisation des voilures épaisses à profil aile et/ou des mâts aile portent sur les points suivants:

• un surcoût de fabrication important du profil du mât en forme d'aile par rapport à l'utilisation d'un profil tubulaire industriel standard,
• de fortes contraintes d'utilisation de ce type de mât, concernant notamment leur poids important et un fardage conséquent sous voilure réduite et au mouillage,
• une grande complexité de fabrication et de mise en oeuvre d'une voilure épaisse à profil aile: en particulier pour obtenir une structure à la fois légère, résistante, facilement réversible et dont il soit également possible de réduire la puissance et la surface en fonction de l'augmentation de la force du vent,

[0004] La présente invention comporte une structure simple à réaliser et à mettre en oeuvre à partir d'éléments existants et éprouvés sur le plan industriel. Les dispositifs et procédés spécifiques décrits selon l'invention vont permettre d'atteindre les objectifs fixés pour réduire significativement les limitations et contraintes actuelles des voilures à profil épais et/ou des mâts aile, notamment :

• réduction importante du coût de fabrication du mât aile obtenue par la mise en oeuvre d'un simple profil tubulaire standard de l'industrie, en aluminium ou en carbone par exemple,
• obtention d'un très bon profil aérodynamique sur l'ensemble constitué du mât, de la bôme et de la voilure épaisse à profil aile réversible : d'une part la longueur du profil aile n'est pas limitée par la corde du mât aile et d'autre part il n' y a pas de rupture aérodynamique avec la partie arrière de la voilure à profil épais qui constituent avec le mât un seul et même ensemble aérodynamique;
• si nécessaire, l'ensemble mât, bôme et voilure épaisse à profil aile réversible peut facilement être rendu flottant par la mise en place de volumes d'air significatifs et répartis en compartiments indépendants disposés entre les deux voiles,
• par rapport à un mât aile classique, une réduction importante du poids de l'ensemble mât et voilure épaisse à profil aile, tant en navigation que pour la manutention à terre et les opérations de matage / démâtage,
• par rapport à un mât aile classique, une diminution conséquente du fardage du mât dans la brise lorsque la voilure est réduite ou affalée et/ou lorsque le bateau est au mouillage,
• réduction facile de la surface (par simple prise de ris) et modification de la puissance de la voilure épaisse à profil aile en navigation (par étarquage du point d'amure arrière de la voilure épaisse sur la bôme)
  1) La structure de la voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégrés ainsi que les dispositifs mis en oeuvre selon une réalisation préférée de l'invention (figures n° 1, 2, 3) sont caractérisés par :

  1-1 un mât tubulaire rotatif (1), avec ou sans haubanage, dont le profil provient directement des tubes standard disponibles dans l'industrie et équipé de deux ralingues latérales (1A et 1 B) dont l'écartement détermine le profil aérodynamique de l'ensemble mât et voilure épaisse,

  1-2 une bôme tubulaire (2) fixée à la base du mât et équipée d'un dispositif « pousse-bas » (3) venant en appui sur le mât (Figure 3),

  1-3 une double voile entièrement lattée (4 A et 4B) à profil de coupe très plat,

  1-4 chaque voile (4A et 4B) est équipée de lattes (5) en carbone réalisées en deux parties : les 2/3 de la partie arrière de chaque latte est très raide ; le 1/3 avant de chaque latte est à souplesse latérale contrôlée, la flexion de la partie avant de chaque latte vers les faces extérieures de la voilure épaisse est rendu possible par la structure dissymétrique du matériau utilisé,

  1-5 les points d'amure arrière (6) des deux voiles (4A et 4B) sur la bôme (2) et la partie arrière de chacune des lattes fixés ensemble deux par deux et sans glissement,

  1-6 des gorges d'ouvertures des deux ralingues situées en bas du mât positionnées avec un décalage sur le plan vertical pour faciliter la mise en place de la voilure épaisse sur le mât avec une drisse centrale revenant entre les deux voiles,

  1-7 un dispositif de double levier (7A et 7B) fixé à la base du mât (1) équipé de deux bouts de traction (8A et 8B) et repris sur la bôme (2) avec un taquet coinceur de blocage (9),

  1-8 la rotation forcée et le blocage du mât par l'équipage dans « le sens inverse » à celui utilisé normalement pour le positionnement optimum dans le vent d'un mât aile et d'une voile classique (Figure 2'). Cette rotation forcée inverse du mât et son blocage avec la bôme dans cette position met sous forte tension « la voile au vent » et permet d'obtenir ainsi un profil plat sur l'intrados de la voilure épaisse ainsi que simultanément la flexion forcée des lattes de « la voile sous le vent » avec un profil aile prédéterminé formant l'extrados de la voilure épaisse (Figure 2). A chaque virement de bord, l'équipage change le sens de la rotation forcée du mât pour obtenir le profil aile recherché,

  1-9 selon une variante de l'invention, dans le cas d'un mât haubané, un point de fixation (10) des haubans et de l'étai fixé sur un rail circulaire (11) posé sur le mât et pouvant coulisser en demi cercle d'un bord sur l'autre lors des virements,

  1-10 selon une variante de l'invention, dans le cas d'un gréement flottant, un (des) boudin(s) gonflé (s) d'air (12) placé (s) derrière le mât entre les deux voiles sur tout ou partie de la hauteur du mât. En complément de sa fonction de flottabilité du gréement, le boudin gonflé d'air (12) apporte une fonction de réglage supplémentaire de l'écartement des deux voiles qui constituent la voilure épaisse. Le réglage de l'écartement entre les deux voiles (4A, 4B) est obtenu par la modification de la pression d'air à l'intérieur du boudin gonflable (12).

  2) Cinématique d'utilisation par l'équipage de l'ensemble voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégrés :

  2-1 Préparation et mise en place de la voilure épaisse à profil aile réversible :

  • mise sous tension et réglage des lattes (6) de chaque voile (4A, 4B),
  • mise en place de la voile double (4A, 4B) sur le mât (1) avec la drisse unique,
  • mise sous tension de la ralingue des deux voiles (4A, 4B) par le palan du cunningham unique (13),
  • mise sous tension du point d'amure arrière (6) de la voile double (4A, 4B) sur la bôme (2) en fonction du réglage de la puissance souhaitée pour la voilure épaisse et son adaptation à la variation de la force du vent,
  • mise sous tension et réglage du dispositif « pousse-bas » (3) de la bôme,
  • selon une variante de l'invention, gonflage du (des) boudin(s) d'air (12) disposé entre les deux voiles,
  • en fonction du bord de navigation choisi par l'équipage, mise sous tension de « la voile au vent » pour obtenir un intrados plat par la rotation forcée inverse du mât (1) et son blocage (9) sur la bôme (2) avec le dispositif du double levier décrit ci-dessus (7A et 7B). La rotation forcée inverse du mât provoque simultanément la flexion des lattes de « la voile sous le vent » avec un profil aile prédéterminé formant l'extrados de la voilure épaisse.

  2-2 Virement de bord:

  • préparation au virement de bord par le largage du bout de traction (8A ou 8B en fonction du bord choisi au départ) de son taquet (9) sur la bôme (2),
  • en fonction du nouveau bord de navigation choisi par l'équipage, mise sous tension de « la voile au vent » pour obtenir un intrados plat et un extrados en forme d'aile, par la rotation forcée inverse du mât avec le dispositif du double levier décrit ci-dessus (7A et 7B) et le blocage (9) du bout de traction (8A ou 8B) sur la bôme (2),

  2-3 Réglage de la puissance de la voilure épaisse à profil aile réversible :

  • modification par l'équipage de la tension du point d'amure arrière (6) de la voile double (4A, 4B) sur la bôme (2) en fonction du réglage de la puissance souhaitée pour la voilure et son adaptation à la variation de la force du vent,
  • modification par l'équipage de la tension du dispositif « pousse bas » (3) de la bôme (2) pour modifier le profil (vrillage de la partie supérieure) de la voilure épaisse,
  • modification par l'équipage de la surface (par prise de ris) de la voilure épaisse.

[0005] Les dispositifs décrits ci-dessus - ensemble voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégrés, ainsi que les procédés de mise en oeuvre - sont applicables pour l'équipement des voiliers monocoques et aux différents types de multicoques.

Revendications

1. Structure de voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégré caractérisée par la mise en oeuvre des éléments et dispositifs suivants :

- un mât tubulaire rotatif (1), avec ou sans haubanage, équipé de deux ralingues latérales (1A et 1B) dont l'écartement détermine le profil aérodynamique de l'ensemble mât et voilure épaisse,

- une bôme (2) fixée à la base du mât,

- un « pousse-bas » (3) de bôme (2) venant en appui sur le mât (1),

- une double voile (4 A et 4B) entièrement lattée, à profil de coupe plat,

- des lattes de voile (5) en carbone en deux parties emboitées : les 2/3 arrière de chaque latte très raide ; le 1/3 avant de chaque latte à souplesse latérale contrôlée,

- la flexion de la partie avant de chaque latte vers l'extérieure de la voilure épaisse liée à la structure dissymétrique du matériau utilisé,

- les points d'amure arrière des voiles (6) sur la bôme (2) et la partie arrière de chaque latte (6) fixés ensemble deux par deux et sans glissement,

- des gorges d'ouvertures des deux ralingues situées en bas du mât et positionnées avec un décalage sur le plan vertical,

- une drisse centrale revenant entre les deux voiles,

- un dispositif de double levier (7A et 7B) fixé à la base du mât (1) équipé de deux bouts de traction (8A et 8B) repris sur la bôme (2) sur un taquet coinceur de blocage (9),

- la rotation forcée inverse du mât avec mise sous forte tension de « la voile au vent » et simultanément la flexion forcée des lattes de « la voile sous le vent » donnant un profil aile prédéterminé sur extrados de la voilure épaisse,

2. Structure de voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégré selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'un point de fixation (10) des haubans et de l'étai est fixé sur un rail (11) posé sur le mât (1) et coulisse en demi cercle d'un bord sur l'autre lors des virements,

3. Structure de voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégré selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'un (des) boudin(s) gonflé (s) d'air (12) est/sont placé (s) derrière le mât (1) entre les deux voiles (4A, 4B) sur tout ou partie de la hauteur du mât,

4. Structure de voilure épaisse à profil aile réversible avec mât rotatif et bôme intégré selon la revendication 3 caractérisée en ce le réglage de l'écartement entre les deux voiles (4A, 4B) est obtenu par la modification de la pression d'air à l'intérieur du boudin gonflable (12).

5. Procédé d'utilisation par l'équipage de l'ensemble voilure épaisse à profil aile réversible selon la revendication n°1 caractérisé par la cinématique suivante:

- mise sous tension et réglage des lattes (5) de chaque voile (4A, 4B),

- mise en place de la voile double (4A, 4B) sur le mât (1) avec la drisse unique,

- mise sous tension de la ralingue des deux voiles (4A, 4B) par le palan de cunningham unique (13),

- mise sous tension du point d'amure arrière (6) de la voile double (4A, 4B) sur la bôme (2) en fonction du réglage de la puissance souhaitée pour la voilure et son adaptation à la variation de la force du vent ,

- mise sous tension et réglage du dispositif « pousse-bas » (3) de la bôme (2),

- selon une variante de l'invention, gonflage du (des) boudin (s) d'air (12) disposé (s) entre les deux voiles,

- en fonction du bord de navigation choisi par l'équipage, mise sous tension de « la voile au vent » pour obtenir un intrados plat et un extrados profil aile, par la rotation forcée inverse du mât et son blocage (9) sur la bôme (2) avec le dispositif de double levier (12A et 12B),

- préparation au virement de bord par le largage du bout de traction (8A ou 8B en fonction du bord choisi au départ) de son taquet (9) sur la bôme (2),

- en fonction du nouveau bord de navigation choisi par l'équipage, mise sous tension de «la voile au vent» par la rotation forcée du mât et son blocage sur la bôme avec le dispositif du double levier (7A et 7B) et blocage (9) du bout de traction (8A ou 8B) sur la bôme (2),

- modification par l'équipage de la tension du point d'amure arrière (6) de la voile double (4A, 4B) sur la bôme (2) en fonction du réglage de la puissance souhaitée pour la voilure et son adaptation à la variation de la force du vent,

- modification par l'équipage de la tension du dispositif « pousse bas » (3) de la bôme pour modifier le profil (vrillage) de la voilure épaisse,

- modification par l'équipage de la surface par prise de ris sur la voilure épaisse.

Dessins