FR2770823A1 - Aircraft wing or boat sail - Google Patents
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- B63H9/06—Types of sail; Constructional features of sails; Arrangements thereof on vessels
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Abstract
Description
" AILE D'ENGIN, ENGIN S'Y RATTACHANT, ET PROCEDE
METTANT EN OUVRE UNE TELLE AILE
DESCRIPTION
La présente invention se rapporte au domaine technique des ailes d'engin, destinées à maintenir ou à déplacer ledit engin sous l'effet d'un écoulement de fluide, et plus particulièrement aux voiles de bateaux et aux ailes d'avion."MACHINE WING, ATTACHING MACHINE, AND METHOD
OPENING SUCH A WING
DESCRIPTION
The present invention relates to the technical field of craft wings, intended to hold or move said craft under the effect of a flow of fluid, and more particularly to ship sails and airplane wings.
Elle vise également un engin équipé d'une telle aile, ainsi qu'un procédé de mise en oeuvre de l'aile pour déplacer l'engin. It also relates to a machine equipped with such a wing, as well as a method of using the wing to move the machine.
Dans le domaine nautique, on connaît depuis l'antiquité des voiles de bateau constituées d'une toile tendue le long d'un mât , qui permettent de propulser le bateau sous l'action du vent. Mais l'efficacité de telles voiles est médiocre pour diverses raisons
- la voile doit être montée derrière un mât derrière lequel l'écoulement est tellement perturbé qu'une surface considérable de la voile est inefficace pour la propulsion, derrière le mat;
- la résultante des forces aérodynamiques s'exerçant sur la voile est totalement excentrée par rapport au plan médian du bateau; le moment qui en résulte doit être compensé par le gouvernail et la quille du bateau, ce qui engendre des pertes hydrodynamiques;
- les forces de traînée hydrodynamique du vent sur la voile sont presque toujours orientées en totalité vers l'arrière et ont donc une composante qui se soustrait à la résultante utile, orientée vers l'avant, des forces de portance;
- le vent arrière n'est pas utilisable efficacement, ce qui est un paradoxe évidemment très regrettable.In the nautical field, we have known since ancient times boat sails made up of a canvas stretched along a mast, which make it possible to propel the boat under the action of the wind. But the effectiveness of such sails is poor for various reasons
- the sail must be mounted behind a mast behind which the flow is so disturbed that a considerable area of the sail is ineffective for propulsion, behind the mast;
- the result of the aerodynamic forces exerted on the sail is totally eccentric relative to the median plane of the boat; the resulting moment must be compensated by the rudder and the keel of the boat, which generates hydrodynamic losses;
- the hydrodynamic drag forces of the wind on the sail are almost always oriented entirely towards the rear and therefore have a component which subtracts from the useful result, oriented towards the front, of the lift forces;
- the tailwind cannot be used effectively, which is obviously a very regrettable paradox.
Toujours dans le domaine nautique, on connaît également des ailes rigides qui ont une portance importante et favorisent des pointes de vitesse élevées au cours de compétitions sur de courtes distances, lorsque la direction du vent est sensiblement constante sur toute la trajectoire de l'engin. Mais ces ailes sont difficilement maniables, du fait de leur rigidité, et peu adaptées à des croisières ou courses de longue durée. Also in the nautical field, rigid wings are also known which have a significant lift and favor high speed peaks during competitions over short distances, when the wind direction is substantially constant over the entire trajectory of the craft. However, these wings are difficult to handle, due to their rigidity, and not very suitable for cruises or long-term races.
Dans le domaine aéronautique, on connaît les ailes d'avion à géométrie variable, constituées d'une partie principale fixe, et de multiples volets articulés entre eux et avec la partie principale, qui se déploient et se rétractent, notamment au moment du décollage et de l'atterrissage, pour modifier la portance de l'avion. In the aeronautical field, aircraft wings of variable geometry are known, consisting of a fixed main part, and multiple flaps hinged together and with the main part, which deploy and retract, in particular at the time of takeoff and landing, to change the lift of the plane.
Mais de telles structures sont complexes, fragiles et nécessitent une maintenance coûteuse. Quand les volets sont déployés, les profils obtenus sont loin d'être idéaux sur le plan aérodynamique.However, such structures are complex, fragile and require costly maintenance. When the flaps are deployed, the profiles obtained are far from ideal from an aerodynamic point of view.
Le but de l'invention est de proposer une aile d'engin peu coûteuse, fiable, d'usage simple, qui permette d'améliorer les performances en vitesse de l'engin. The object of the invention is to propose an inexpensive, reliable machine wing, of simple use, which makes it possible to improve the speed performance of the machine.
Suivant l'invention, l'aile d'engin destinée à la sustentation ou à la propulsion dudit engin dans un fluide, ladite aile étant reliée à un corps dudit engin et présentant une envergure s'étendant entre une base de l'aile située près du corps de l'engin et une extrémité libre de l'aile, cette aile comprenant deux parois fluidiquement actives définissant un nez et une queue de l'aile, est caractérisée en ce que lesdites parois sont flexibles sur une partie au moins de leur étendue, et en ce que ladite aile comprend des moyens d'actionnement pour déformer sélectivement son profil par flexion de l'une au moins des parois. According to the invention, the wing of the machine intended for the lift or the propulsion of the said machine in a fluid, the said wing being connected to a body of the said machine and having a span extending between a base of the wing located near of the body of the machine and a free end of the wing, this wing comprising two fluidically active walls defining a nose and a tail of the wing, is characterized in that said walls are flexible over at least part of their extent , and in that said wing comprises actuation means for selectively deforming its profile by bending of at least one of the walls.
L'aile selon l'invention présente de nombreux avantages. Elle élimine la nécessité d'un mât extérieur à son profil. Les deux parois définissent un profil d'aile offrant à l'écoulement de fluide une prise bien plus efficace que les voiles de l'art antérieur pratiquement sans épaisseur. Ce profil est réglable par déformation, donc de manière simple et sans qu'il en résulte de ruptures du profil aérodynamique. The wing according to the invention has many advantages. It eliminates the need for a mast outside its profile. The two walls define a wing profile providing the fluid flow with a much more effective grip than the sails of the prior art practically without thickness. This profile is adjustable by deformation, therefore in a simple manner and without resulting in ruptures of the aerodynamic profile.
Suivant un aspect de l'invention, les moyens d'actionnement comprennent des premiers moyens d'orientation pour orienter le nez de l'aile par rapport au corps de l'engin, des seconds moyens d'orientation pour orienter la queue de l'aile par rapport au nez de l'aile, et des moyens de réglage pour régler l'épaisseur de l'aile. Grâce aux seconds moyens d'orientation, on peut faire jouer à chaque paroi le rôle d'intrados ou d'extrados, selon le côté dont arrive le vent, pour la propulsion éolienne. According to one aspect of the invention, the actuation means comprise first orientation means for orienting the nose of the wing relative to the body of the machine, second orientation means for orienting the tail of the wing relative to the nose of the wing, and adjustment means for adjusting the thickness of the wing. Thanks to the second orientation means, each wall can play the role of pressure surface or pressure surface, depending on the side from which the wind arrives, for wind propulsion.
I1 est possible de monter l'aile de part et d'autre du mât ou autre axe vertical du navire, et de la configurer grâce aux moyens d'actionnement de façon à sensiblement équilibrer les forces aérodynamiques de façon que la résultante aérodynamique coupe cet axe et/ou soit parallèle à l'axe longitudinal du navire. On supprime ainsi le moment d'excentration des forces aérodynamiques et/ou les composantes transversales néfastes. It is possible to mount the wing on either side of the mast or other vertical axis of the ship, and to configure it using the actuating means so as to substantially balance the aerodynamic forces so that the aerodynamic result intersects this axis. and / or is parallel to the longitudinal axis of the ship. This eliminates the moment of eccentricity of the aerodynamic forces and / or the harmful transverse components.
Selon un second aspect de l'invention, l'engin est caractérisé en ce qu'il comprend une aile selon le premier aspect. According to a second aspect of the invention, the machine is characterized in that it comprises a wing according to the first aspect.
Pour la propulsion, l'aile est montée avec la direction de son envergure orientée sensiblement verticalement. For propulsion, the wing is mounted with the direction of its wingspan oriented substantially vertically.
Pour la sustentation, l'envergure est orientée sensiblement horizontalement. For lift, the span is oriented substantially horizontally.
Selon un troisième aspect de l'invention, le procédé pour mettre en oeuvre une aile est caractérisé en ce qu'il comprend au moins une des étapes suivantes
- on exerce sur le nez de l'aile une rotation autour d'un axe dirigé suivant la direction de l'envergure de l'aile,
- on déforme les parois de l'aile pour provoquer une déviation du bord de fuite de l'aile par rapport à au nez de l'aile,
- on déforme au moins une paroi de l'aile pour faire varier l'épaisseur de l'aile.According to a third aspect of the invention, the method for implementing a wing is characterized in that it comprises at least one of the following steps
- one exerts on the nose of the wing a rotation around an axis directed in the direction of the span of the wing,
- the walls of the wing are deformed to cause a deviation of the trailing edge of the wing relative to the nose of the wing,
- At least one wall of the wing is deformed to vary the thickness of the wing.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après de deux exemples donnés à titre non limitatif. Aux dessins annexés:
- la figure 1 est un schéma de principe en perspective de l'aile selon l'invention;
- les figures 2 et 3 représentent respectivement en configuration de repos et en configuration d'utilisation un profil de l'aile;
- les figures 4 à 6 illustrent les opérations élémentaires exercées sur l'aile;
- la figure 7 montre en vue de dessus un exemple de mise en oeuvre de l'aile;
- les figures 8 et 9 représentent l'aile respectivement en vue latérale et en perspective;
- la figure 10 illustre en perspective une utilisation préférée de l'aile dans le domaine nautique;
- la figure 11, montre, à échelle agrandie, un détail de la figure 10, vu sous un autre angle;
- la figure 12 représente l'aile en vue de dessus;
- la figure 13 illustre une autre utilisation préférée de l'aile dans le domaine aéronautique.Other features and advantages of the invention will become apparent in the description below of two examples given without implied limitation. In the accompanying drawings:
- Figure 1 is a block diagram in perspective of the wing according to the invention;
- Figures 2 and 3 show respectively in the rest configuration and in use configuration a profile of the wing;
- Figures 4 to 6 illustrate the elementary operations exerted on the wing;
- Figure 7 shows a top view of an example of implementation of the wing;
- Figures 8 and 9 show the wing respectively in side view and in perspective;
- Figure 10 illustrates in perspective a preferred use of the wing in the nautical field;
- Figure 11 shows, on an enlarged scale, a detail of Figure 10, seen from another angle;
- Figure 12 shows the wing in top view;
- Figure 13 illustrates another preferred use of the wing in the aeronautical field.
Sur la figure 1 est représentée une partie 1 du corps 3 de l'engin, à partir de laquelle s'étend une aile 7 selon l'invention. In Figure 1 is shown a part 1 of the body 3 of the machine, from which extends a wing 7 according to the invention.
Une structure support 9 de l'aile 7, qui peut être par exemple une barre ou un système de barres, est fixée au corps 3 et dirigée suivant une direction axiale 11 qu'on appellera ci-après direction de l'envergure de l'aile 7. Cette direction est sensiblement perpendiculaire aux lignes d'écoulement ainsi qu'à une direction de l'épaisseur de l'aile. La barre traverse une base 13 de l'aile 7 située près du corps 3 et va au moins jusqu'à une extrémité libre 15 de l'aile 7 située à une distance V de la base 13, la distance V définissant l'envergure de l'aile 7. A support structure 9 of the wing 7, which may for example be a bar or a system of bars, is fixed to the body 3 and directed in an axial direction 11 which will be called hereinafter direction of the span of the wing 7. This direction is substantially perpendicular to the flow lines as well as to a direction of the thickness of the wing. The bar crosses a base 13 of the wing 7 located near the body 3 and goes at least to a free end 15 of the wing 7 located at a distance V from the base 13, the distance V defining the span of wing 7.
L'aile 7 comprend deux parois 17 s'étendant l'une à côté de l'autre en étant écartées l'une de l'autre, sur lesquelles agit l'écoulement de fluide nécessaire à la sustentation ou à la propulsion de l'engin. The wing 7 comprises two walls 17 extending one next to the other being spaced from each other, on which acts the flow of fluid necessary for the lift or propulsion of the contraption.
La structure support 9 occupe une zone support 19 de l'aile 7 entre les deux parois 17. Dans chaque plan perpendiculaire à l'axe 11, les deux parois 17 définissent le profil aérodynamique, ou plus généralement, fluidiquement actif, de l'aile dans ce plan. The support structure 9 occupies a support zone 19 of the wing 7 between the two walls 17. In each plane perpendicular to the axis 11, the two walls 17 define the aerodynamic profile, or more generally, fluidly active, of the wing in this plan.
Suivant l'invention, les parois 17 sont flexibles sur au moins une partie de leur étendue, et susceptibles d'être déformées de manière sélective, par exemple comme représenté, pour modifier le profil fluidiquement actif de l'aile 7, sous l'action de moyens et d'efforts qui seront décrits dans la suite de la description. According to the invention, the walls 17 are flexible over at least part of their extent, and capable of being selectively deformed, for example as shown, to modify the fluidically active profile of the wing 7, under the action means and efforts which will be described in the following description.
Les figures 2 et 3 représentent un profil de l'aile respectivement en configuration de repos et dans une configuration déformée, qui peut être la même que celle de la figure 1. FIGS. 2 and 3 represent a profile of the wing respectively in the rest configuration and in a deformed configuration, which can be the same as that of FIG. 1.
Dans cet exemple, en configuration de repos, les deux parois 17 sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un plan médian 21 contenant l'axe géométrique 11. In this example, in the rest configuration, the two walls 17 are symmetrical to one another with respect to a median plane 21 containing the geometric axis 11.
Les bords avant des deux parois 17 se rejoignent le long d'un bord d'attaque 29 de l'aile 7. A partir de ce bord, les parois 17 forment un nez 33 de l'aile 7, sensiblement en forme de "C" aplati 33, s'étendant du bord d'attaque 29 et sensiblement jusqu'à un plan transverse 27 qui coupe perpendiculairement le plan médian 21 le long de l'axe 11. Typiquement, la distance séparant les deux parois 17 est maximale le long du plan transverse 27. On appellera épaisseur E de l'aile 7 cette distance maximale. The front edges of the two walls 17 meet along a leading edge 29 of the wing 7. From this edge, the walls 17 form a nose 33 of the wing 7, substantially in the shape of "C "flattened 33, extending from the leading edge 29 and substantially up to a transverse plane 27 which perpendicularly intersects the median plane 21 along the axis 11. Typically, the distance separating the two walls 17 is maximum along of the transverse plane 27. The thickness E of the wing 7 will be called this maximum distance.
Entre le plan transverse 27 et un bord de fuite 31 du profil, les parois 17 forment une queue 35 de l'aile 7. Between the transverse plane 27 and a trailing edge 31 of the profile, the walls 17 form a tail 35 of the wing 7.
Suivant une première variante de l'invention, les bords arrière des parois 17 se rejoignent, l'aile 7 présentant un profil extérieur à contour fermé (figure 2). According to a first variant of the invention, the rear edges of the walls 17 meet, the wing 7 having an outer profile with a closed contour (FIG. 2).
Suivant une seconde variante de l'invention, les bords arrière 37 restent séparés et appuyés au moins indirectement l'un sur l'autre de manière glissante (figures 1 et 3). Dans ce cas, les deux parois 17 ont initialement une longueur égale mais la paroi se trouvant en situation d'intrados s'étend plus loin vers l'arrière et définit le bord de fuite 31. According to a second variant of the invention, the rear edges 37 remain separate and supported at least indirectly one on the other in a sliding manner (Figures 1 and 3). In this case, the two walls 17 initially have an equal length, but the wall being in the lower surface extends further back and defines the trailing edge 31.
L'aile selon l'invention comprend divers moyens d'actionnement, qui produisent chacun un déplacement ou une déformation élémentaire du profil de l'aile 7. La combinaison de ces déformations élémentaires conduit en service à diverses configurations d'utilisation déformées du profil d'aile 7, telles que celle illustrée aux figures 1 et 3. The wing according to the invention comprises various actuation means, which each produce an elementary displacement or deformation of the profile of the wing 7. The combination of these elementary deformations leads in service to various configurations of use deformed of the profile d wing 7, such as that illustrated in FIGS. 1 and 3.
Les moyens d'actionnement comprennent des premiers moyens d'orientation pour orienter le nez 33 de l'aile 7 par rapport à la partie 1 du corps 3 de l'engin à laquelle est reliée ladite aile 7. Lesdits premiers moyens d'orientation conduisent en pratique à une rotation d'ensemble du nez 33 de l'aile 7 autour de l'axe 11, qui peut être quantifiée par un angle R formé entre la direction d'avancée 39 de l'engin et le plan médian 21 de l'aile 7, le nez 33 conservant une symétrie par rapport audit plan médian. Cette rotation élémentaire est illustrée de façon isolée à la figure 4. The actuation means comprise first orientation means for orienting the nose 33 of the wing 7 relative to the part 1 of the body 3 of the machine to which said wing 7 is connected. Said first orientation means lead in practice an overall rotation of the nose 33 of the wing 7 around the axis 11, which can be quantified by an angle R formed between the direction of advance 39 of the machine and the median plane 21 of l wing 7, the nose 33 retaining symmetry with respect to said median plane. This elementary rotation is illustrated in isolation in Figure 4.
Les premiers moyens d'actionnement consistent par exemple en des moyens pour faire pivoter la barre 9, autour de son axe géométrique 11. Dans ce cas, le nez 33 de l'aile 7 est rendu solidaire en rotation de la barre 9. The first actuation means consist, for example, of means for pivoting the bar 9 about its geometric axis 11. In this case, the nose 33 of the wing 7 is made integral in rotation with the bar 9.
Les moyens d'actionnement comprennent des seconds moyens d'orientation pour orienter la queue 35 de l'aile 7 par rapport au nez 33, en faisant fléchir d'un même côté les deux parois 17 dans la zone de la queue 35 de l'aile 7. Le nez 33 conserve sa symétrie par rapport au plan médian 21. Cette déformation confère une courbure à ladite queue 35, qui caractérise la déviation du bord de fuite 31 et qui peut être quantifiée par un angle C formé entre le plan médian 21 et une tangente au bord de fuite 31 de l'aile 7. Cette déformation élémentaire des parois 17 est illustrée de façon isolée à la figure 5. The actuation means comprise second orientation means for orienting the tail 35 of the wing 7 relative to the nose 33, by bending the two walls 17 in the same region as the tail 35 of the wing 7. The nose 33 retains its symmetry with respect to the median plane 21. This deformation confers a curvature on said tail 35, which characterizes the deviation of the trailing edge 31 and which can be quantified by an angle C formed between the median plane 21 and a tangent to the trailing edge 31 of the wing 7. This elementary deformation of the walls 17 is illustrated in isolation in FIG. 5.
Elle fait jouer à l'une des parois 17 le rôle d'extrados, dont la face extérieure a une courbure convexe, et à l'autre paroi 17 le rôle d'intrados, dont la face extérieure a une courbure concave.It makes one of the walls 17 play the role of upper surface, the outer face of which has a convex curvature, and the other wall 17 the role of lower surface, the outer face of which has a concave curvature.
Pour la propulsion d'un navire, la déviation C peut s'effectuer dans un sens ou dans l'autre à partir de la configuration de repos, en fonction du côté d'où arrive le vent relatif. On appelle "vent relatif" la direction du vent par rapport à un mobile en mouvement. Pour une aile de sustentation, les deux sens de la déviation C sont également utilisés pour faire face aux différentes situations de vol d'atterrissage, de décollage, de vol acrobatique, ... For propulsion of a ship, deflection C can be carried out in one direction or the other from the rest configuration, depending on the side from which the relative wind arrives. The direction of the wind relative to a moving mobile is called "relative wind". For a lift wing, the two directions of deflection C are also used to deal with different situations of landing flight, takeoff, acrobatic flight, ...
Les moyens d'actionnement comprennent encore des moyens de réglage pour régler l'épaisseur E de l'aile 7 en faisant varier l'écartement des branches du "C" sensiblement à la jonction entre le nez 33 et la queue 35 de l'aile 7. La variation de l'épaisseur E peut être quantifiée par un différentiel d'épaisseur dE. Cette déformation élémentaire des parois 17 est illustrée de façon isolée à la figure 6. Elle peut être obtenue par flexion simultanée des deux parois 17 (figure 3), ou bien par flexion de l'une des deux parois 17 indépendamment de l'autre (figure 6). The actuating means also comprise adjustment means for adjusting the thickness E of the wing 7 by varying the spacing of the branches of the "C" substantially at the junction between the nose 33 and the tail 35 of the wing 7. The variation in thickness E can be quantified by a difference in thickness dE. This elementary deformation of the walls 17 is illustrated in isolation in FIG. 6. It can be obtained by simultaneous bending of the two walls 17 (FIG. 3), or else by bending of one of the two walls 17 independently of the other ( figure 6).
Pour que l'aile produise les efforts aérodynamiques souhaités, par exemple pour faire avancer l'engin dans la direction 39 souhaitée, on actionne les moyens d'actionnement de l'aile 7, pour déplacer et/ou déformer ses parois et modifier son profil, pour alternativement ou simultanément :
- exercer sur le nez de l'aile une rotation autour d'un axe dirigé suivant la direction de l'envergure de l'aile,
- déformer les parois de l'aile pour provoquer une déviation du bord de fuite de l'aile par rapport au plan médian 21 du nez 33 de l'aile 7,
- déformer au moins une paroi de l'aile pour faire varier l'épaisseur de l'aile.So that the wing produces the desired aerodynamic forces, for example to advance the machine in the desired direction 39, the actuating means of the wing 7 are actuated, to move and / or deform its walls and modify its profile. , for alternately or simultaneously:
- exercise on the wing nose a rotation about an axis directed in the direction of the wingspan,
deforming the walls of the wing to cause a deflection of the trailing edge of the wing relative to the median plane 21 of the nose 33 of the wing 7,
- deform at least one wall of the wing to vary the thickness of the wing.
On va donner ci-après un exemple d'un tel réglage, en référence à la figure 7, pour un navire. An example of such an adjustment will be given below, with reference to FIG. 7, for a ship.
L'aile est positionnée sur un mât 9 monté entre les deux parois 17 de l'aile dans le plan longitudinal médian du bateau de façon qu'au moins une partie substantielle du nez 33 de l'aile soit d'un côté du mât 9 et une partie substantielle de la queue 35 de l'aile soit de l'autre côté du mât 9. The wing is positioned on a mast 9 mounted between the two walls 17 of the wing in the median longitudinal plane of the boat so that at least a substantial part of the nose 33 of the wing is on one side of the mast 9 and a substantial part of the tail 35 of the wing is on the other side of the mast 9.
Le vent relatif W étant supposé transversal, on place le bord d'attaque 29 sensiblement face au vent W, les premiers moyens d'actionnement ayant donc fait pivoter le nez 33 d'un angle R d'environ 900 . Les seconds moyens d'actionnement règlent l'angle C de façon à dévier le bord de fuite 31 dans le sens produisant un intrados du côté arrière de l'aile. La valeur de l'angle
C est choisie de manière à optimiser la production des forces aérodynamiques utiles, ceci étant comme avec une voile classique une question d'habileté ou d'intuition du navigateur. On sait que les forces aérodynamiques d'aspiration produites le long de l'extrados de l'aile 7 jouent un rôle prépondérant pour l'effet de propulsion d'un navire. On a représenté par des petites flèches à la figure 7 une répartition typique de ces forces. Grâce au positionnement du nez 33 d'un côté du mât, (dont seul l'axe 11 est représenté), et de la queue 35 de l'autre côté du mât, ces forces ont une résultante R, d'un côté du bateau pour le nez 33 et Rç de l'autre côté du bateau pour la queue 35. En outre, ces résultantes peuvent avoir des inclinaisons de sens contraire. Le nez 33 et la queue 35 de l'aile sont en particulier conçus pour permettre, en service, de créer sur l'aile 7 une résultante aérodynamique RT coupant sensiblement l'axe géométrique 12 du mât 9. La résultante totale RT peut ainsi être positionnée à peu près sur l'axe 39 du bateau, que ce soit en ce qui concerne son point d'application et en ce qui concerne son orientation. Le réglage d'épaisseur E, combiné avec les autres réglages, sert à optimiser cet effet, une variation de réglage telle que représentée en pointillés ayant par exemple pour effet de renforcer et d'incliner davantage la résultante R,,. Le bateau n'a donc pratiquement plus besoin de quille ou de dérives.The relative wind W being assumed to be transverse, the leading edge 29 is placed substantially facing the wind W, the first actuation means therefore having made the nose 33 pivot by an angle R of about 900. The second actuating means adjust the angle C so as to deflect the trailing edge 31 in the direction producing a pressure surface on the rear side of the wing. The value of the angle
It is chosen so as to optimize the production of useful aerodynamic forces, this being as with a classic sail a question of skill or intuition of the navigator. We know that the aerodynamic suction forces produced along the upper surface of wing 7 play a major role in the propulsion effect of a ship. A typical distribution of these forces has been represented by small arrows in FIG. 7. Thanks to the positioning of the nose 33 on one side of the mast, (of which only the axis 11 is shown), and of the tail 35 on the other side of the mast, these forces have a resultant R, on one side of the boat for the nose 33 and Rç on the other side of the boat for the tail 35. In addition, these results may have inclinations in the opposite direction. The nose 33 and the tail 35 of the wing are in particular designed to allow, in service, to create on the wing 7 an aerodynamic resultant RT substantially cutting the geometric axis 12 of the mast 9. The total resultant RT can thus be positioned approximately on the axis 39 of the boat, both as regards its point of application and as regards its orientation. The thickness adjustment E, combined with the other adjustments, serves to optimize this effect, a variation of adjustment as shown in dotted lines having, for example, the effect of further strengthening and tilting the resultant R ,,. The boat therefore hardly needs any more keel or daggerboards.
On voit en particulier qu'avec l'aile selon l'invention, les forces s'exerçant sur le nez 33 côté extrados jouent un rôle d'équilibrage très avantageux. We see in particular that with the wing according to the invention, the forces exerted on the nose 33 on the upper side play a very advantageous balancing role.
De plus, la traînée T s'exerçant sur le nez côté extrados a une composante T A dans le sens du mouvement voulu (voir détail VII de la figure 7).In addition, the drag T exerted on the upper side of the nose has a component T A in the direction of the desired movement (see detail VII of FIG. 7).
Les moyens d'actionnement permettent ainsi en service, de donner à l'aile 7, par rapport au corps de l'engin et à certaines au moins des directions possibles du vent W, une configuration dans laquelle une partie des forces de traînée T a une compostante TA dirigée vers l'avant du corps, relativement au sens de marche de l'engin. The actuating means thus make it possible, in service, to give the wing 7, with respect to the body of the machine and to at least some of the possible directions of the wind W, a configuration in which part of the drag forces T a a compost TA directed towards the front of the body, relative to the direction of travel of the machine.
Les exemples décrits en référence aux figures 1 à 6 suggèrent des parois 17 ayant une flexibilité s'accompagnant d'une certaine résistance à la flexion. The examples described with reference to FIGS. 1 to 6 suggest walls 17 having a flexibility accompanied by a certain resistance to bending.
Des actionneurs ou des organes de transmission sont alors logés entre les parois 17 et ont des extrémités actives reliés en des points judicieusement choisis des faces intérieures des parois 17 pour produire les déformations conformes à l'angle C et à l'épaisseur E voulue. Actuators or transmission members are then housed between the walls 17 and have active ends connected at judiciously chosen points on the interior faces of the walls 17 to produce the deformations conforming to the angle C and to the desired thickness E.
Suivant une autre variante de l'invention représentée aux figures 8 à 11, l'aile 7 comprend une armature flexible intercalée entre la base 13 et l'extrémité libre 15. De préférence, l'aile 7 comprend plusieurs armatures 41 flexibles, réparties le long de la direction de son envergure V, et qui servent d'appui à un habillage extérieur 43 de l'aile 7. L'habillage 43, qui définit les parois 17, peut être une toile ou autre matériau en feuille ne résistant qu'à la traction. According to another variant of the invention shown in Figures 8 to 11, the wing 7 comprises a flexible frame interposed between the base 13 and the free end 15. Preferably, the wing 7 comprises several flexible frames 41, distributed over the along the direction of its span V, and which serve to support an outer covering 43 of the wing 7. The covering 43, which defines the walls 17, may be a canvas or other sheet material resistant only to tensile.
L'habillage 43 peut être fermé aussi bien le long du bord d'attaque 29 que le long du bord de fuite 31 de l'aile 7.The covering 43 can be closed both along the leading edge 29 and along the trailing edge 31 of the wing 7.
Chaque armature 41 présente un profil allongé, comprenant deux premières parties 45, flexibles si l'on veut pouvoir faire varier l'épaisseur E, et ayant ensemble une forme de "C" aplati qui soutient le nez 33 de l'aile 7, et deux secondes parties 47, flexibles sous l'action d'une contrainte, formées par des prolongements des branches du "C", lesdits prolongements ayant des extrémités libres 49 qui sont appuyées de façon glissante l'une sur l'autre, le long du bord de fuite 31 de l'aile 7. Chaque ensemble comprenant une première partie 45 prolongée par une seconde partie 47 forme une sorte de vergue soutenant l'une respective des parois 17. Each frame 41 has an elongated profile, comprising two first parts 45, flexible if it is desired to be able to vary the thickness E, and having together a flattened "C" shape which supports the nose 33 of the wing 7, and two second parts 47, flexible under the action of a stress, formed by extensions of the branches of the "C", said extensions having free ends 49 which are slidably supported one on the other, along the trailing edge 31 of the wing 7. Each assembly comprising a first part 45 extended by a second part 47 forms a sort of yard supporting a respective one of the walls 17.
Comme illustré en vue latérale à la figure 8 et en une sorte de perspective à la figure 9, chaque armature 41 s'étend sensiblement selon un plan perpendiculaire à l'axe 11, les différents plans étant donc sensiblement parallèles les uns aux autres. As illustrated in lateral view in FIG. 8 and in a sort of perspective in FIG. 9, each frame 41 extends substantially along a plane perpendicular to the axis 11, the different planes therefore being substantially parallel to each other.
On va maintenant décrire deux modes de réalisation préférés, appliqués à des utilisations préférées de l'aile 7 selon l'invention. We will now describe two preferred embodiments, applied to preferred uses of the wing 7 according to the invention.
Suivant une application préférée de l'invention illustrée aux figures 10 à 12, l'engin est un engin flottant tel qu'un bateau 5 dont l'aile 7 est une voile. According to a preferred application of the invention illustrated in FIGS. 10 to 12, the machine is a floating machine such as a boat 5, the wing 7 of which is a sail.
La structure support est un mât 9, fixé à la coque 3 du bateau et de préférence rotatif autour de son axe 11. The support structure is a mast 9, fixed to the hull 3 of the boat and preferably rotatable around its axis 11.
L'aile 7 comprend trois armatures 4 flexibles, réparties le long du mât 9, et qui supportent un habillage 43. L'habillage est muni de gaines intérieures 51 dans lesquelles sont retenues les vergues 45, 47 formées par les armatures 41. Lesdites gaines 51 sont réalisées à des distances déterminées les unes des autres le long de la hauteur de l'habillage 43, de telle manière que l'habillage 43 sert de moyen de positionnement et de bon écartement des armatures 41 lorsque le sommet de l'habillage 43 est hissé au sommet du mât 9 par un moyen classique tel qu'une élingue de hissage (non représentée). Le hissage de l'habillage 43 entraîne les armatures 41 qui coulissent le long du mât. The wing 7 comprises three flexible frames 4, distributed along the mast 9, and which support a covering 43. The covering is provided with internal sheaths 51 in which the yards 45, 47 formed by the frames 41 are retained. Said sheaths 51 are produced at determined distances from one another along the height of the covering 43, in such a way that the covering 43 serves as a means of positioning and good spacing of the frames 41 when the top of the covering 43 is hoisted to the top of the mast 9 by conventional means such as a hoisting sling (not shown). The hoisting of the covering 43 drives the frames 41 which slide along the mast.
A cet effet, chaque armature comporte de préférence une douille de coulissement 52 qui est reliée au nez de 1 'armature par une membrure rigide 54 et à la zone de jonction 46 entre la première et la seconde partie 45, 47 de chaque vergue par une petite traverse 56. Le détail de la figure 11 illustre que le mât 9 a de préférence une section carrée ou autre section non circulaire et les douilles 52 ont des profils intérieurs correspondants. Ainsi, les premiers moyens d'actionnement peuvent comprendre un moyen, illustré par la flèche 58 à la figure 10, peut faire tourner le mât sui lui-même. Ce mouvement de rotation est transmis par les douilles 52 à toutes les armatures 41 et en particulier à leur nez, pour orienter le nez de l'aile.For this purpose, each frame preferably comprises a sliding sleeve 52 which is connected to the nose of the frame by a rigid member 54 and to the junction zone 46 between the first and the second part 45, 47 of each yard by a small cross member 56. The detail in FIG. 11 illustrates that the mast 9 preferably has a square section or other non-circular section and the sockets 52 have corresponding interior profiles. Thus, the first actuating means can comprise means, illustrated by the arrow 58 in FIG. 10, can rotate the mast sui itself. This rotational movement is transmitted by the sockets 52 to all the frames 41 and in particular to their nose, to orient the nose of the wing.
Il peut être prévu une élingue antérieure 53 longeant le bord d'attaque 29 de l'aile et reliée aux premières parties 45 des armatures 41 et au sommet du mât 9 pour contribuer au couplage des armatures 41 entre elles dans leur rotation autour de l'axe 11. An anterior sling 53 can be provided along the leading edge 29 of the wing and connected to the first parts 45 of the frames 41 and at the top of the mast 9 to contribute to the coupling of the frames 41 between them in their rotation around the axis 11.
Les seconds moyens d'orientation 61, 63 comprennent une baume 61 sensiblement perpendiculaire au mât 9 et pivotant autour de celui-ci en-dessous de la base de l'aile 7. Des moyens, pouvant être de type classique, permettent d'orienter le baume 61 autour du mât 9. Une élingue postérieure 67 va de l'extrémité de la baume 61 qui est éloignée du mât 9 vers le sommet du mât 9. il y a des couplages (non représentés) entre l'élingue postérieure 67 et les extrémités libres 49 des armatures 41, le long du bord de fuite 31 de l'aile 7. The second orientation means 61, 63 comprise a balm 61 substantially perpendicular to the mast 9 and pivoting around the latter below the base of the wing 7. Means, which can be of the conventional type, make it possible to orient the balm 61 around the mast 9. A rear sling 67 goes from the end of the balm 61 which is distant from the mast 9 towards the top of the mast 9. there are couplings (not shown) between the rear sling 67 and the free ends 49 of the frames 41, along the trailing edge 31 of the wing 7.
Lorsque l'on agit sur les extrémités libres 49 au moyen de la baume 61 et de l'élingue postérieure 67, le mât 9 étant immobilisé en rotation par rapport à la coque 3, on impose une courbure C aux deuxièmes parties 47 des armatures 41, provoquant ainsi une déviation du bord de fuite 31 de l'aile 7. When one acts on the free ends 49 by means of the balm 61 and the rear sling 67, the mast 9 being immobilized in rotation relative to the shell 3, a curvature C is imposed on the second parts 47 of the frames 41 , thus causing a deviation of the trailing edge 31 of the wing 7.
Pour le réglage de l'épaisseur E, on peut remplacer les traverses 56 par des éléments à longueur variable, du genre vérin à vis, genouillère ou analogue. Un câble de commande groupée de ces éléments à longueur variable peut être monté le long du mât et s'affaler avec le reste de l'aile lorsque celle-ci est elle-même affalée. For adjusting the thickness E, the cross members 56 can be replaced by elements of variable length, of the screw jack, toggle type or the like. A grouped control cable for these variable-length elements can be mounted along the mast and collapsed with the rest of the wing when the latter itself is collapsed.
Les armatures présentent des dimensions de plus en plus petites de la base 13 vers l'extrémité libre 15 de l'aile 7, dont la longueur L et l'épaisseur E décroissent le long de la direction de son envergure, comme le montre la figure 12 en vue de dessus. On crée ainsi une composante verticale ascendante des forces de dépression aérodynamique. The reinforcements have increasingly smaller dimensions from the base 13 towards the free end 15 of the wing 7, the length L and the thickness E of which decrease along the direction of its span, as shown in the figure 12 in top view. This creates an ascending vertical component of the aerodynamic vacuum forces.
Il en résulte un allégement apparent du bateau, d'où une moindre résistance hydrodynamique à son avancement. This results in an apparent lightening of the boat, hence less hydrodynamic resistance to its advancement.
La figure 10 illustre un réglage possible de l'aile par vent arrière, avec le nez de l'aile orienté obliquement vers l'arrière. Dans cette attitude de l'aile, presque toutes les forces de traînée ont une composante favorable à la propulsion. FIG. 10 illustrates a possible adjustment of the wing by downwind, with the nose of the wing oriented obliquely towards the rear. In this attitude of the wing, almost all the drag forces have a component favorable to propulsion.
Suivant une autre application préférée de l'invention illustrée à la figure 13, l'aile 7 est l'aile d'un engin volant tel qu'un avion 5. Dans l'exemple illustré, seuls les seconds moyens d'actionnement sont représentés montés dans la carlingue avec un bras pivotant 69 actionné par un moteur pas à pas 71. L'extrémité mobile du bras 69 déplace l'extrémité arrière de l'armature proximale 41 proche de la carlingue. D'autres tels actionneurs peuvent être prévus à l'intérieur de l'aile. il peut aussi y avoir, par exemple montée sur la poutre support 73, une structure qui transmet le mouvement de déformation de l'armature 41 proximale vers les armatures plus éloignées. Un dispositif analogue (non représenté) peut permettre d'orienter le nez de l'aile par rapport à la carlingue. According to another preferred application of the invention illustrated in FIG. 13, the wing 7 is the wing of a flying machine such as an airplane 5. In the example illustrated, only the second actuation means are shown mounted in the cabin with a pivoting arm 69 actuated by a stepping motor 71. The movable end of the arm 69 moves the rear end of the proximal frame 41 close to the cabin. Other such actuators can be provided inside the wing. there may also be, for example mounted on the support beam 73, a structure which transmits the deformation movement of the proximal frame 41 to the more distant frames. A similar device (not shown) can be used to orient the nose of the wing relative to the cabin.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous modifications can be made to these examples without departing from the scope of the invention.
L'invention est applicable à des ailes opérant en milieu liquide, à des ailerons aérodynamiques, par exemple pour l'automobile, etc... The invention is applicable to wings operating in a liquid medium, to aerodynamic fins, for example for the automobile, etc.
Pour permettre de régler l'épaisseur de l'aile, il pourrait y avoir une articulation le long du bord d'attaque, ce qui peut dispenser de réaliser l'aile de manière flexible dans la région du nez. To allow the thickness of the wing to be adjusted, there could be a hinge along the leading edge, which can dispense with making the wing flexibly in the region of the nose.
Claims (27)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9714014A FR2770823A1 (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Aircraft wing or boat sail |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9714014A FR2770823A1 (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Aircraft wing or boat sail |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2770823A1 true FR2770823A1 (en) | 1999-05-14 |
Family
ID=9513153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9714014A Pending FR2770823A1 (en) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | Aircraft wing or boat sail |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2770823A1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-11-07 FR FR9714014A patent/FR2770823A1/en active Pending
Patent Citations (5)
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