Historique des systèmes mécaniques de régulation 1/3

Les Pionniers

Ça m’a pris comme ça, une nuit, je me suis dit : « il faut explorer le gouffre de la régulation » ! J’ai rassemblé le matériel : casque, lampe à acétylène, sac étanche, baudrier, combinaison… Il fallait bien ça, car la descente vers -1930 / – 1940 allait être difficile. Qui le premier à essayer de dompter un foil immergé ? Qui a transposé ce système sur un voilier ….? Qui a ensuite utilisé au maximum de ses possibilités cette technique ? J’ai fouillé dans la glaise, découvert au détour d’un ressaut des informations. Mais j’ai aussi pu loupé une salle, un puit… Difficile, impossible même, de faire correctement le tour de la question. Je vais donc essayer de parler des principaux protagonistes, de ceux qui ont cherché de nouvelles voies ou qui ont marqué les plans d’eau. Alors amis spéléo. de la portance, si vous avez une « topo » plus précise merci de m’en faire part….

Rappel :

L’analyse faite par Daniel Charles sur la problématique des bateaux à foils est une très bonne introduction aux problèmes de régulation et d’amortissement des foils. Si vous n’avez pas eu l’occasion de lire cet article, je vous conseil de faire un petit tour sur cette page…

Les pionniers

Au début du 20ème siècle, les rares engins à foils étaient exclusivement des engins à moteur équipés de foils en échelle ou en V (Graham Bell, Forlanini, Crocco, Tietjens). Ces bateaux naviguaient correctement par mer calme mais étaient confrontés, en plus de leurs problèmes de fiabilité, à un souci de mauvaise tenue à la mer. Deux pionniers, Grunberg et Hook, ont donc séparément travaillés sur la voie de l’incidence variable plutôt que sur celle de la surface variable. Par ce qu’il a réalisé non seulement des maquettes, mais aussi des bateaux à moteur ou à voile, Christopher Hook est souvent cité comme pionnier dans la conception du premier système de régulation des foils immergés. Toutefois un peu avant lui ou en même temps, Wsevolode Grunberg a lui aussi travaillé sur ce concept, c’est vrai avec un peu moins de réussite.

1 – Wsevolode Grunberg

Wsevolode Grunberg, chercheur d’origine russe mais vivant en France a dés 1937 travaillé sur les foils immergés puisqu’en juin de cette année, il publia un rapport sur un système sustentateur auto stable. C’est en France qu’il va tester la mise en place de patins sur une maquette de bateau à moteur équipé d’un seul foil central. Ces patins étaient fixés directement de chaque côté de l’étrave et ne donnaient pas de bons résultats dans le clapot. En 1939 il est invité aux USA par le comité consultatif national pour l’aéronautique (NACA), pour présenter ses idées. Le NACA était fortement intéressé par le par le concept proposé par Grunberg afin d’améliorer l’atterrissage et le décollage des hydravions. Grundberg va donc travailler avec les américains à la conception de maquettes qui seront testées au fameux centre de Langley. Malheureusement, la seconde guerre mondiale va éclater, ce qui va empêcher Grundberg, qui était citoyen étranger, d’obtenir les résultats de ses propres recherches ! Ce n’est qu’après la guerre, après avoir obtenu la nationalité américaine et changé de nom, qu’il pu accéder aux résultats des tests réalisés par les américains et qu’il découvrit que ceux-ci avaient été fructueux. Grunberg devenu Craig Waldemar, travailla ensuite sur le développement d’un « pilotage non mécanique » pour la régulation des foils immergés les bateaux à moteurs. Mais son idée de régulation par patins fut longuement testées sur différents hydravions.

Fonctionnement

L’idée directrice était donc de réguler entièrement la plate forme qui était équipée d’un seul foil fixe. Les patins étaient fixés sur l’étrave du bateau (monocoques) ou de l’hydravion. Cela ne semblait pas fonctionner sur les premières maquettes de bateau. Les résultats était plus satisfaisant sur les hydravions. Ce travail ressemble à celui développé bien des années plus tard par Greg Ketterman (pas de mouvement du plan porteur, pas de volet mobile). Bien entendu, chez Ketterman (qui semble avoir plus étudié Hook que Grunberg : voir son brevet), c’est chaque ensemble foil/flotteur/palpeur qui travail séparément, comme une plate forme, pour faire décoller la plate forme complète…

Preliminary investigation of the static and dynamic longitudinal stability of a Grunberg hydrofoil system – NACA 1952

Preliminary investigation of the static and dynamic longitudinal stability of a Grunberg hydrofoil system – NACA 1952

1 – Christopher Hook

En 1950 Christopher Hook reprend l’idée des patins mais va les connecter directement aux foils. Par rapport au travaux de Grunberg, il va développer un système « foil par foil » et ne pas agir seulement sur la position de la plate forme (qui ne donnait pas de bons résultats sur un bateau), mais sur le plan porteur du foil. Christopher Hook a étudié l’architecture navale et l’aérodynamique en France pendant la seconde guerre mondiale (en zone occupée). Il réussi à s’échapper d’abord à Lisbonne puis au Kenya, où il réalise de nombreuses expériences dans des conditions assez rudimentaires. C’est dans ce pays, à partir de 1942, qu’il construit trois bateaux dans le but de mettre au point un système mécanique de contrôle de l’incidence. En 1945, la guerre terminée, il se rend en Angleterre et propose ses plans à la marine anglaise qui doute de l’intérêt de son invention. Mais lorsque la marine découvre que les Allemands ont réalisés des engins à hydrofoils de 80 tonnes pour la chasse aux sous marins, il est enfin prit au sérieux. Il poursuit donc ses travaux sur 3 maquettes au Royal Aircraft Establishment de Farnborough. Au début des années 1950, C. Hook se déplace aux USA emmenant avec lui son modèle de test. C’est au USA que naissent « Hydrofin », équipé d’une hélice aérienne, puis « Icarus » propulsé par un moteur hors bord.

Modèle d’essai de Christopher Hook testé à Farnborough - Flight and aircraft engeneer nov 1948

Modèle d’essai de Christopher Hook testé à Farnborough - Flight and aircraft engeneer nov 1948

Hydrofin de C Hook photo Mark Kauffman – LIFE  05-05-1950

Hydrofin de C Hook photo Mark Kauffman – LIFE 05-05-1950

Fonctionnement

Au repos, le volet du plan porteur immergé qui est fixé par l’intermédiaire d’un axe en bas de la jambe de force (fixe), a une incidence importante. Ce plan porteur est relié par l’intermédiaire d’une tringlerie à un patin disposé à l’extrémité d’un bras. Avec la vitesse, la portance augmente, le bateau décolle et le patin, en raison de son poids, « descend » pour suivre la surface de l’eau. Le mouvement du bras, agit sur le plan porteur soit pour diminuer l’incidence et donc la portance, soit pour l’augmenter…

Schéma Hook par FM

A suivre :

2/3 – De Hook à Ketterman

3/3 – De Knaggs à Tisserand

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2 commentaires pour Historique des systèmes mécaniques de régulation 1/3

  1. gurval dit :

    Alors fred, c’est quand qui passe l’épisode 2 ?

    Sinon je vais aller le télécharger illégalement sur internet avec mes amis jeunes délinquant.

  2. Fred de Lo dit :

    Gurval,
    Merci pour ton intérêt pour les articles de « Foilers! »
    J’ai des petites retouches à faire pour l’épisode 2.
    Mise en place normalement pas avant dimanche prochain !!
    A bientôt
    Fred

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