Surface vessel with motorised mechanical propulsion having a fusiform hull and ballasted keel

Abstract

A surface vessel having motorized mechanical propulsion, a streamlined hull and a ballasted keel is described. The hull has an overall width-to-overall length ratio of less than 0.2, a maximum length of less than 20 meters and a minimum length of at least 2.5 meters, and a ratio of the hull height above the waterline, excluding any appendages, to the hull height below the waterline of less than 0.8 and greater than 0.1. The vessel does not include any sail, mast, rigging, or any other equipment using wind power. The vessel is of the wave-piercing type, configured to navigate at speeds corresponding to a Froude number greater than 0.45 without planing. The vessel is particularly intended to be a drone used in underwater measurement operations (such as sonar and / or echo-sounding applications).

Description

« Navire de surface a propulsion mecanique motorisee a coque fusiforme et quille lestee » D0MAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPP0RTE L'INVENTI0N 5 La presente invention concerne de maniere generale le domaine des navires de surface. Elle concerne plus particulierement un navire de surface a propulsion mecanique motorisee a coque fusiforme et quille lestee. Le navire est plus particulierement destine a la realisation d'un drone utilise dans des operations de mesures sous-marines et en particulier par sonars et / ou sondeurs. 10 ARRI ERE-PLAN TECHN0L0GIQUE On connait des navires de surface destines a des operations de mesures sous-marines par sonars et / ou sondeurs. lls comportent en general des equipements sonars et / ou sondeurs disposes sous la coque, notamment dans des bulbes de la coque, et pour le reste ce sont des navires classiques a equipage a 15 bord. On connait egalement les documents suivants avec US2014 / 261126 divulguant un navire autonome, sans equipage, a propulsion par le vent grace a une aile erigee sur le navire. Le document US 2015 / 210359 qui divulgue un engin de surface pouvant aussi se deplacer en tant qu'engin submersible, et en activite 20 de surface, c'est une aile qui le fait avancer grace au vent. Ces documents ne donnent pas d'indication precise sur les dimensions et performances de ces engins. Le document JP 2013 035 361 divulgue un navire eolien qui n'est pas destine a se deplacer a des vitesses elevees et qui a un but totalement different de celui du navire de la presente demande. 25 OBJET DE L'INVENTI0N La presente invention propose un navire specialement dedie a des mesures sous-marines et qui peut etre utilise en tant que drone autonome, avec ou sans equipage ou pilote a bord, telecommande et / ou preprogramme pour sa course et ses evolutions. 30 Plus particulierement, on propose selon !'invention un navire de surface a propulsion mecanique motorisee comportant une coque fusiforme et une quille en partie inferieure de la coque, la coque etant allongee suivant une direction longitudinale du navire, la quille comportant a son extremite inferieure un bulbe relie a la coque par une partie de liaison de la quille, la largeur maximale de la 35 partie de liaison etant inferieure a la largeur maximale du bulbe, la longueur maximale de la partie de liaison etant inferieure a la longueur maximale du bulbe, lesdites longueurs et largeurs etant respectivement considerees suivant la direction longitudinale du navire et une direction transversale horizontale perpendiculaire a la direction longitudinale. CA 03058102 2019-09-26 WO 2018 / 197804 PCT / FR2018 / 051026 2 Selon !'invention, la coque presente un rapport largeur totale sur longueur totale inferieur a 0,2 et une longueur maximale inferieure a 20 metres. D'autres caracteristiques non limitatives et avantageuses du navire conforme a !'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons 5 techniquement possibles, sont les suivantes : - le navire est un drone comportant des equipements de navigation informatiques telecommandes et / ou preprogrammes, - le navire est sans pilote a bord, - la propulsion mecanique motorisee comporte au moins un moteur electrique 10 et / ou a combustion interne et actionnant directement ou indirectement une ou plusieurs helices ou une ou plusieurs turbines, - la propulsion mecanique motorisee est mixte, au moins un moteur a combustion interne actionnant au moins un generateur electrique qui a son tour alimente au moins un moteur electrique actionnant directement une ou plusieurs helices ou 15 une ou plusieurs turbines, le moteur a combustion interne actionnant done indirectement une ou plusieurs helices ou une ou plusieurs turbines, - dans le cas d'une propulsion mecanique motorisee par moteur electrique, le navire comporte en outre des batteries rechargeables stockant de l'energie electrique destinee au(x) moteur(s) electrique(s) actionnant directement une ou 20 plusieurs helices ou une ou plusieurs turbines, - le navire comporte sur son pont des cellules photovolta"i"ques destinees a recharger les batteries rechargeables, - le navire est destine a realiser des mesures acoustiques et ii comporte des systemes de mesures acoustiques comportant des transducteurs d'emission et de 25 reception d'ondes acoustiques, et au moins les transducteurs d'emission et de reception d'ondes acoustiques sont disposes dans le bulbe de la quille, - le navire comporte une centrale de mesure d'attitude comportant des capteurs de mesure d'attitude et au moins des capteurs de mesure d'attitude sont disposes dans le bulbe de la quille, 30 - la quille est interchangeable, - la quille est reglable en hauteur sous la coque afin de pouvoir regler la profondeur du bulbe par rapport a la coque, - la coque fait office de flotteur, - le rapport de la hauteur au-dessus de la ligne de flottaison de la coque faisant 35 office de flotteur et hors ses eventuels appendices sur la hauteur en dessous de la ligne de flottaison de la coque faisant office de flotteur et hors les eventuels appendices est inferieur a 0,8 et superieur a 0, 1, - le navire a longueur minimale d'au moins 2,5 metres, CA 03058102 2019-09-26 WO 2018 / 197804 PCT / FR2018 / 051026 3 - la partie de liaison de la quille a une longueur sensiblement identique sur toute sa hauteur, - la partie de liaison de la quille a une largeur maximale sensiblement identique sur toute sa hauteur, 5 - le rapport de la largeur maximale de la partie de liaison sur la largeur maximale du bulbe est compris entre 0,05 et 0,5. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexes, donnes a titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste !'invention et 1 0 comment elle peut etre realisee. Sur les dessins annexes : - de la figure 1, le navire exemplifie est vu de cote, c'est-a-dire lateralement, - de la figure 2, le navire est vu en coupe verticale transversale passant par la quille, et 15 - de la figure 3, le navire est vu de dessus. Dispositif Sur la figure 1, on a represente le navire 1 de surface de !'invention a propulsion mecanique qui comporte une coque 2 fusiforme tres etroite. Cette coque tres etroite ne donne pas de stabilite transversale au navire 1 qui a une 20 forme tres effilee et qui fait qu'avec cette coque a etrave effilee on obtient un navire perce-vague. A la partie inferieure de la coque 2 est installee une quille 3 a bulbe 6. Le bulbe 6 etant a l'extremite inferieure de quille, celui-ci est relie a la coque par une partie de liaison 5 de la quille 3. La carene, les reuvres mortes et le pont 4 sont dessines pour etre du de type « perce vague», c'est a dire que la 25 repartition des volumes et les angles d'entree d'eaux sont conc;us pour minimiser la poussee verticale lors de la rencontre de la coque avec les vagues (poussee d'Archimede et pressions dynamiques). La quille 3 a bulbe 6 comporte, de preference dans le bulbe 6, un lest qui donne de la stabilite transversale au navire 1. Ce lest est un materiau lourd 30 specifique, par exemple plomb ou uranium, et / ou correspond a des equipements, notamment de mesure, installes dans le bulbe 6. Le navire 1 de surface de !'invention se distingue done des bateaux a propulsion mecanique qui ont une geometrie qui leur apporte une stabilite de forme visant a maintenir l'assiette horizontale du bateau lors du deplacement des 35 masses emportees et des mouvements generes par la mer ou l'ocean. Les elements du navire au-dessus de la ligne de flottaison et notamment ceux sur le pont sont d'une hauteur reduite afin que le centre de gravite du navire avec sa quille soit tres bas. Le navire ne comporte pas de voile, de mat ou de CA 03058102 2019-09-26 WO 2018 / 197804 PCT / FR2018 / 051026 4 greement ou tout autre equipement destine a se servir de la force du vent. En pratique, ii est conc;u pour avoir peu de prise au vent. II aura done un echo radar faible du fait de sa forme, sa taille et sa faible hauteur des parties emergees. Sa coque et les materiaux le constituant peuvent etre choisis en fonction des besoins. 5 Par exemple des metaux pour conserver un echo radar ou des materiaux composites, notamment fibre de verre, dans le cas contraire. Bien que le navire n'utilise pas le vent pour sa propulsion et done qu'il ne comporte pas de mat ou autre appendice en hauteur dedie a !'utilisation du vent pour la propulsion, le navire peut cependant comporter une mature servant notamment a porter les 1 O equipements radios et / ou optiques et / ou generatrice eolienne et / ou capteurs, ainsi qu'a remonter aussi haut que possible les eventuelles prises d'air utiles a certains modes de fonctionnement du drone. Grace a la forme tres etroite de la coque 2 aussi visible sur les figures 2 et 3, le navire 1 a une tres faible resistance a l'avancement eu egard a sa longueur. 15 La coque 2 avec la quille 3 permet de minimiser les mouvements de tangage. La coque 2 est capable de depasser avec tres peu d'energie la vitesse limite de carene et de passer en survitesse sans pour autant etre de formes dites « planantes ». Plus precisement, le navire 1 a une configuration qui lui permet de naviguer 20 a des vitesses correspondant a un nombre de Froude superieur a 0,45. On rappelle que le nombre de Froude est le rapport entre la longueur de la carene et la vitesse. Cette longueur de carene est inferieure a 20 metres et superieure a 2,5 metres selon le mode de realisation et la vitesse maximale toujours selon le mode de realisation peut atteindre les 30 nreuds. Du fait des formes des entrees et 25 sorties d'eaux du present navire, qui est perce vague, la longueur de carene est en pratique identique ou quasi-identique a la longueur totale du navire. Le navire 1 dont la longueur totale est inferieure a 20 metres et qui a une longueur minimale d'au moins 2,5 metres, presente un rapport largeur totale sur longueur totale inferieur a 0,2. 30 Par rapport aux navires a propulsion mecanique classiques qui n'en n'ont pas besoin, et en particulier les navires a vitesse elevee pour lesquels ce serait un handicap, ii comporte une quille lestee. Cette quille est utile a la stabilite du present navire du fait que ce dernier qui a une forme tres effilee / fusiforme n'a aucune ou quasi aucune stabilite transversale de forme, contrairement aux navires 35 a propulsion mecanique classiques. On rappelle que le present navire est destine a realiser des mesures acoustiques dans l'eau et qu'il n'est pas destine a « voler » au-dessus de l'eau, ni a « planer», sa quille comportant des appareils de mesure devant rester dans l'eau, leurs mouvements devant etre le plus possible amortis. II CA 03058102 2019-09-26 WO 2018 / 197804 PCT / FR2018 / 051026 5 doit done pouvoir percer les vagues tout en navigant a une vitesse elevee et avec une depense en energie reduite. Le navire 1 comporte egalement dans cet exemple un gouvernail 7. Le navire 1, qui n'est pas un modele reduit d'un navire existant, est un 5 drone destine a realiser des mesures acoustiques, les systemes de mesures acoustiques, en particulieres les transducteurs d'emission et de reception d'ondes acoustiques, sont disposes dans le bulbe 6 de la quille 3. En outre, la quille 3, en particulier son bulbe 6, comporte egalement une centrale d'attitude qui permet des corrections precises des mesures acoustiques du fait que cette centrale d'attitude 1 0 est position nee au plus pres des transducteurs acoustiques. Ce navire est autonome en ce qu'il comporte des moyens de propulsion mecaniques et une source d'energie interne. II ne s'agit done pas d'un dispositif remorque et / ou relie par un cable a un autre navire ou un autre equipement flottant ou non. 15 Grace a la forme de la coque 2, on diminue la resistance a l'avancement aussi bien en eau calme qu'en eau agitee et on obtient une diminution des mouvements generes sur le navire 1 par !'agitation des vagues. La forme du navire 1 et de sa quille 3 permet d'ameliorer les ecoulements autour des transducteurs acoustiques et evite la formation de bulles ayant un effet masquant 20 au niveau des transducteurs acoustiques. II en resulte une diminution des « bruits » parasitant les mesures acoustiques dans les navires traditionnels. Ce drone est done propulse mecaniquement et on utilise un moteur electrique ou a combustion interne ou meme mixte, actionnant une ou plusieurs helices ou une ou plusieurs turbines. 25 Dans un mode de realisation prefere, la quille 3 est demontable est interchangeable. En outre dans une modalite evoluee, la quille 3 peut etre plus ou moins remontee et elle est done relevable, afin de pouvoir diminuer le tirant d'eau de l'embarcation du fait que la quille peut etre positionnee a differentes hauteurs faisant ainsi varier le tirant d'eau du navire. 30 II est egalement prefere que le bulbe 6 de la quille 3 soit interchangeable de la quille de maniere a ce que le drone puisse etre utilise avec differentes configurations de transducteurs acoustiques.

Claims

1. Un navire de surface comportant une propulsion mécanique motorisée ainsi qu'une coque fusiforme et une quille en partie inférieure de la coque, la coque étant allongée suivant une direction longitudinale du navire, la quille comportant à son extrémité inférieure un bulbe relié à la coque par une partie de liaison de la quille, la largeur maximale de la partie de liaison étant inférieure à la largeur maximale du bulbe, la longueur maximale de la partie de liaison étant inférieure à la longueur maximale du bulbe, lesdites longueurs et largeurs étant respectivement considérées suivant la direction longitudinale du navire et une direction transversale horizontale perpendiculaire à la direction longitudinale, et dans lequel : la coque présente un rapport largeur totale sur longueur totale inférieur à 0,2 et une longueur maximale inférieure à 20 mètres et une longueur minimale d'au moins 2,5 mètres, et avec un rapport de la hauteur de la coque au-dessus de la ligne de flottaison et hors d'éventuels appendices sur la hauteur de la coque en-dessous de la ligne de flottaison inférieur à 0,8 et supérieur à 0,1; la propulsion mécanique motorisée comporte au moins un moteur électrique et / ou à combustion interne et actionnant directement ou indirectement une ou plusieurs hélices ou une ou plusieurs turbines, le navire étant libre de voile, de mât, de gréement ou tout autre équipement destiné à se servir de la force du vent; la quille est lestée; et le navire est du type perce-vague et configuré pour naviguer à des vitesses correspondant à un nombre de Froude supérieur à 0,45 sans être planant.

2. Le navire selon la revendication 1, ledit navire étant un drone comportant des équipements de navigation informatiques télécommandés et / ou préprogrammés.

3. Le navire selon la revendication 1 ou 2, ledit navire étant destiné à réaliser des mesures acoustiques et comprenant des systèmes de mesures acoustiques comportant des transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques, et dans lequel au moins les transducteurs d'émission et de réception d'ondes acoustiques sont disposés dans le bulbe de la quille.

4. Le navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre une centrale de mesure d'attitude comportant des capteurs de mesure d'attitude, et dans lequel au moins des capteurs de mesure d'attitude sont disposés dans le bulbe de la quille.

5. Le navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la quille est interchangeable avec une autre quille.

6. Le navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la quille est réglable en hauteur sous la coque afin de pouvoir régler la profondeur du bulbe par rapport à la coque.

7. Le navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la partie de liaison de la quille a une longueur sensiblement identique sur toute sa hauteur.

8. Le navire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le rapport de la largeur maximale de la partie de liaison sur la largeur maximale du bulbe est compris entre 0,05 et 0,5.