WO2018127631A1 - Mécanisme d'actionnement et de réglage quatre degrés de liberté d'un foil de bateau - Google Patents
Mécanisme d'actionnement et de réglage quatre degrés de liberté d'un foil de bateau Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to an improved mechanism four degrees of freedom of foil actuation for monohull or multihull boat.
- a foil is a profiled wing, positioned in the water under the boat and intended to transmit a lift force to this boat.
- the foil is a piece that must be securely moored to the structure of the boat to be able to transmit its famous efforts. The reader will understand the difficulty of giving him degrees of freedom in relation to the structure of the boat.
- the prior art proposes today only one solution that allows to adjust by translation, the depth of the foil under the boat, and its forward and backward movement called rake.
- a main object of the invention is to provide a foil solution with four degrees of freedom of action relative to the hull of the boat. That is to say in particular a translation from top to bottom and three degrees of rotation relative to the shell.
- An object of the invention is to propose a solution that is economical.
- An object of the invention is to propose a solution that offers the browser finesse and reliability of adjustment of the foil.
- An object of the invention is to provide a solution that is solid, practical to use and economical to ride on a boat.
- An object of the invention is to be able to position the foil in the shell without applying forces that are likely to deform the foil structure.
- the difficulty of the invention is to propose a solution that makes it possible to adjust the position in four degrees of freedom. a piece transmitting forces on a hull without harming the structure of the hull or that of the said part, namely the foil.
- the invention provides a foil actuation mechanism which comprises the cooperation of a hollow formwork passing from the deck through the boat hull for the passage of the foil and two foil holding housings in the formwork. .
- the principle of the invention is that, to adjust the position of the foil, the browser applies the settings on the top housing, the lower housing adapts its position by resuming the efforts and automatically follows the setting.
- the invention therefore uses a mechanism with two holding points that comes to hold a bar. The high hold point gives the setting, the low hold point holds the foil while being able to follow the setting that moves the foil by four degrees of freedom.
- FIG. 1 represents a sectional view of the present invention
- FIG. 2 represents a view from above of the invention
- Figure 3 shows a sectional view of the upper case
- FIG. 4 represents a view along a first side of the low follower box
- FIG. 5 represents a view along a second perpendicular side of the follower low box
- FIGS. 6, 7 and 8 represent three degrees of freedom obtained by the foil for the benefit of the invention
- FIG. 1 represents a sectional view of a hull (10) of a boat with a foil well (15) passing through the hull from the top of the boat on the deck, to reach the water at about -70.degree. the horizontal.
- the foil (1) has a generally known straight type curved L-shaped, with a wing that fetches lift away from the hull.
- the wing itself has an asymmetric profile in the general shape of a drop that gives the famous lift in the water.
- the section of the wing is often constant.
- the foil is held between a high setting box (16) and a follower box (17).
- Three ropes (11, 12, 13) access the adjustment box (16) and make it possible to adjust three degrees of freedom of the foil, namely more precisely three angles which the foil forms with the shell, more precisely described in FIGS. 7, 8
- a fourth link, of known type, for translating from top to bottom, which in this case is a textile hoist, hung at the bottom of the well of foil, going up to the top foil and in the mast for hoist lift is not shown in the accompanying figures.
- FIG. 2 shows the deck of the boat seen from above with the perimeter of its hull (10), and from the front to the rear of the boat, the fin (23), the mat (21), the keel (24) which are aligned and centered in the center of the hull (10), the cockpit (22) which is located at the rear of the boat, just in front of the rudders (20a, 20b).
- the entry of the foil well (15) is positioned substantially mid-boat length positioned clearly on one side of the pontoon.
- Figure 3 shows a sectional view of the top housing (15) which comprises a roll (32) of generally oblong cylindrical shape.
- This roller (32) has at its center a hollow cavity (39) of almost identical section and slightly greater than that of the section of the foil (1).
- the roller (32) is held in a formwork (31) by two axes (33) positioned at each end of the roller and which allow the roller to rotate about its longitudinal axis.
- the formwork (31) is held in the well of foil (15) which is secured to the shell (10) In the formwork (31), on the axis of rotation (33) of the roll (32) is positioned a pulley ( 35).
- a tip (13) which allows to give the degree of freedom called rake more particularly described in Figure 6, which will give a rotation called rake foil.
- the formwork (31) is held in the well by friction in a carriage and by means of two endless screws (34a, 34b) on one side fixed to the foil well (15) and the other to the formwork ( 31).
- the endless screws (34a, 34b) move the housing in translation at their respective fulcrum with the housing.
- On the formwork the connection of the screws with the formwork impose a translation movement of the housing at the connection with the screw in the direction of the axis of the screw.
- On each endless screw (34a, 34b) are mounted and secured pulleys (36a, 36b).
- each of these pulleys (36a, 36b) foil translation causes a translation of the formwork at its connection with the formwork.
- a tip 11, 12 which can be operated by the navigator from his cockpit. It is therefore understood that the concerted and identical rotation of the two pulleys (36a, 36b) by the browser imposes on the housing a translation of the housing which imposes itself, see Figure 7, a movement called cant.
- a relative actuation difference between the action on the first translation pulley (36a) of the housing and that on the second translation pulley (36b) of the housing generates a rotation of the housing around a virtual axis positioned in the middle of two screws.
- This movement of the housing called movement of townin imposes a movement to the foil described in Figure 8.
- Fig. 4 shows a view along a first side of the follower low housing which comprises a hollow recess (51) which adopts the profile of the foil section and which is currently similar to that of the recess (39) of the adjustment housing.
- the follower housing is generally oblong in shape and has a cylindrical shape in four places, to have one on each of its oblong ends, and two positioned vis-à-vis on the middle of the blank of the housing.
- Figure 5 shows a view along a second perpendicular side of the low follower box with a front view of the side blank rolls. It is understood that this follower housing is nested in the well of foil by quarter-turn rotation manipulation in a complementary cavity in the well of foil.
- the follower box can therefore follow the movements of the foil in its degrees of freedom and maintain a point_de-maintenance foil so as to repel the efforts of the foil on the hull in degrees in which he has no freedom.
- Figures 6, 7 and 8 show the movements according to the degrees of freedom, called rake, cant, townin obtained by the foil for the benefit of the invention.
- the present invention thus relates to a mechanism for actuating four degrees of freedom of a foil (1) on a boat hull (10) which includes the cooperation of a sealed foil shaft (15) crossing the boat from the deck through the boat hull (10) under the boat for the passage of the foil, a hoist for translating the foil into the well foil
- (16) adapts its position by resuming efforts and automatically follows the setting.
- the present invention therefore relates to an actuating mechanism characterized in that the upper housing (15) comprises a roll (32) of generally oblong cylindrical shape with a hollow footprint (39) of almost identical section and slightly greater than that of the section of the foil (1), the roller (32) is held in a formwork (31) by two axes (33) positioned at each end of the roller and which allow the roller to rotate about its longitudinal axis, the formwork ( 31) is held in the well of foil (15) which is secured to the hull (10).
- the present invention therefore relates to a mechanism characterized in that in the formwork (31), a pulley (35) is positioned on the axis of rotation (33) of the roller (32), the browser adjusts a degree of freedom of the foil by actuating a tip (13) wound on the pulley (35).
- the present invention therefore relates to a mechanism characterized in that the formwork (31) is held in the well of foil by means of two endless screws (34a, 34b) on one side fixed to the well of foil (15) and the other to the formwork (31), by their longitudinal rotation, the endless screws (34a, 34b) move in translation the housing at their respective fulcrum with the housing, on each endless screw (34a, 34b) are mounted and secured pulleys (36a, 36b), the action on each of these pulleys (36a, 36b) foil translation, causes a translation of the housing at its connection with the formwork, on each of these pulleys (36a, 36b) are mounted a tip (11, 12) which can be operated by the navigator from his cockpit to adjust two degrees of freedom of the foil (1) relative to the hull (10).
- the present invention therefore relates to a mechanism characterized in that the low follower housing (16) comprises a hollow cavity (51) which adopts the profile of the section of the foil and which is currently similar to that of the cavity (39) of the housing of adjustment, the follower housing is generally oblong in shape and has a cylindrical shape in four places, to have one on each of its oblong ends, and two positioned vis-a-vis on the middle of the blank of the housing, the follower housing is nested in the foil well by quarter-turn rotation manipulation in a complementary cavity in the foil well.
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Abstract
La présente invention concerne un mécanisme d'actionnement quatre degré de liberté d'un foil (1) sur une coque (10) de bateau qui comprend la coopération d'un puit de foil (15) étanche traversant le bateau depuis le pont à travers la coque (10) de bateau sous le bateau pour le passage du foil, d'un palan de mise en translation du foil dans le puit de foil (15) caractérisé en ce que deux boîtiers de maintien du foil maintiennent le foil (1) dans le puits de foil (15), à savoir un boîtier haut de réglage (15), un boîtier suiveur (16) en position basse sur la coque, le navigateur applique les réglages sur le boîtier haut (15) par l'actionnement de bouts (11, 12, 13) qui agissent selon trois degrés de liberté en rotation, le boîtier bas suiveur (16) adapte sa position en reprenant les efforts et suit automatiquement le réglage.
Description
Mécanisme d'actionnement et de réglage quatre degrés de liberté d'un foil de bateau
La présente invention concerne un mécanisme perfectionné quatre degré de liberté d'actionnement de foil pour bateau monocoque ou multicoque. Un foil est une aile profilée, positionnée dans l'eau sous le bateau et destinée à transmettre une force de portance à ce bateau.
Pour certaines catégories de bateau, comme par exemple pour des bateaux de type multicoques connus sous les dénominations : GC32, Ultims, Multi 50, ou des bateaux de type monocoques connus sous les dénominations Minis, Figaros, Imocas 60, et pour certaines conditions de navigation, il peut être utile de régler la position du foil par rapport à celle du bateau. Cette dite position du foil permettant d'optimiser la portance en fonction de nombreux paramètres. Il est possible de citer comme paramètre clé pour le réglage du foil, les conditions de navigation, la répartition de charge sur le bateau, le degré d'agressivité de la navigation recherchée, loisir ou sportive, l'angle du bateau par rapport au vent. Par effet direct, le réglage de cette position du foil par rapport au bateau modifie les caractéristiques de portance du foil, à savoir la direction des efforts mais aussi possiblement la valeur de ces efforts, et permet ainsi d'améliorer pour le navigateur les performances de navigation recherchées.
Typiquement par sa nature qui est de transmettre des efforts de portance, le foil est une pièce qui doit être solidement amarrée à la structure
du bateau pour pouvoir transmettre ses fameux efforts. Le lecteur comprendra donc la difficulté de lui donner des degrés de liberté par rapport à la structure du bateau.
L'art antérieur ne propose aujourd'hui qu'une seule solution qui permet de régler par translation, la profondeur du foil sous le bateau, et son déplacement en avant et arrière dit rake.
Un objet principal de l'invention est de proposer une solution de foil avec quatre degré de liberté d'actionnement par rapport à la coque du bateau. C'est-à-dire notamment une translation de haut en bas et trois degrés de rotation par rapport à la coque.
Un objet de l'invention est de proposer une solution qui soit économique.
Un objet de l'invention est de proposer une solution qui offre au navigateur une finesse et une fiabilité de réglage du foil.
Un objet de l'invention est de proposer-une solution qui soit solide,— pratique à utiliser et économique à monter sur un bateau.
Un objet de l'invention est de pouvoir positionner le foil dans la coque sans appliquer d'efforts qui soient susceptibles de déformer la structure de foil.
II est donc compris que la difficulté de l'invention est de proposer une solution qui permette de régler en quatre degré de liberté la position
d'une pièce transmettant des efforts sur une coque sans nuire à la structure de la coque ni à celle de la dite pièce, à savoir le foil.
Dans un aspect principal l'invention propose un mécanisme d'actionnement de foil qui comprend la coopération d'un coffrage creux traversant depuis le pont à travers la coque de bateau pour le passage du foil et de deux boîtiers de maintien du foil dans le coffrage. Un premier boîtier dit boîtier de réglage en position haute sur la coque, un second boîtier dit boitier suiveur en position basse sur la coque. Le principe de l'invention est que, pour régler la position du foil, le navigateur applique les réglages sur le boitier haut, le boitier bas adapte sa position en reprenant les efforts et suit automatiquement le réglage. L'invention utilise donc un mécanisme avec deux points de maintien qui vient tenir une barre. Le point de maintien haut donne le réglage, le point de maintien bas maintient le foil tout en étant capable de suivre le réglage qui déplace le foil selon quatre degré de libertés.
L'invention sera mieux comprise à la lecture des figures annexées sur lesquelles
· La figure 1 représente une vue en coupe de la présente invention • La figure 2 représente une vue de dessus de l'invention
• La figure 3 représente une vue en coupe du boitier haut
• La figure 4 représente une vue selon un premier côté du boitier bas suiveur
• La figure 5 représente une vue selon un second côté perpendiculaire du boitier bas suiveur
• les figures 6, 7 et 8 représentent trois degrés de liberté obtenu par le foil au bénéfice de l'invention
La figure 1 représente une vue en coupe d'une coque (10) de bateau avec un puit de foil (15) traversant la coque depuis le haut du bateau sur le pont, pour atteindre l'eau à environ -70° par rapport à l'horizontal. Le foil (1) a une forme générale connue de type rectiligne courbée en L, avec une aile qui vient chercher la portance en s'éloignant de la coque. L'aile a elle- même un profil asymétrique en forme général de goutte qui donne la fameuse portance dans l'eau. La section de l'aile est souvent constante. Le foil est maintenu entre un boitier de réglage haut (16) et un boitier suiveur (17). Trois cordages (11, 12, 13) accèdent au boitier de réglage (16) et permettent de régler trois degrés de libertés du foil, à savoir plus précisément trois angles que forme le foil avec la coque, plus précisément décrit en figures 7, 8. Un quatrième lien, de type connu, pour la mise en translation de haut en bas, qui en l'occurrence est un palan en textile,
accroché au fond du puit de foil, remontant jusqu'en haut des foil et dans le mat pour le palan de remontée n'est pas représenté sur les figures annexées.
La figure 2 représente le pont du bateau vu de dessus avec le périmètre de sa coque (10), et de l'avant vers l'arrière du bateau, la dérive (23), le mat (21), la quille (24) qui sont alignés et centrés au centre de la coque (10), le poste de pilotage (22) qui se situe à l'arrière du bateau, juste devant les safrans (20a, 20b). L'entrée du puit de foil (15) se trouve positionné sensiblement à mi longueur de bateau positionné clairement sur un des côtés du ponton. Un jeu de cordages (11, 12, 13), couramment dénommés bouts de réglage, relie le haut du puit de foil (15) au centre de pilotage (22).
La figure 3 représente une vue en coupe du boîtier haut (15) qui comprend un rouleau (32) de forme générale oblongue cylindrique. Ce rouleau (32) comporte en son centre une empreinte creuse (39) de section quasi identique et très légèrement supérieure à celle de la section du foil (1). Le rouleau (32) est maintenu dans un coffrage (31) par deux axes (33) positionnés à chaque bout du rouleau et qui permettent au rouleau un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal. Le coffrage (31) est tenu dans le puit de foil (15) qui est solidarisé à la coque (10) Dans le coffrage (31), sur l'axe de rotation (33) du rouleau (32) est positionnée une poulie (35). Sur cette poulie est montée un bout (13) qui permet de donner
le degré de liberté dit de rake plus particulièrement décrit en figure 6, qui donnera une rotation dite de rake au foil. Le coffrage (31) est tenu dans le puit de foil par friction dans un chariot et au moyen de deux visses sans fin (34a, 34b) d'un côté fixées au puit de foil (15) et de l'autre au coffrage (31). Mises en rotation, les visses sans fin (34a, 34b) déplacent en translation le boîtier au niveau de leur point d'appui respectif avec le boîtier. Sur le coffrage la liaison des visses avec le coffrage imposent un mouvement de translation du boîtier au niveau de la liaison avec la visse dans la direction de l'axe de la visse. Sur chaque visse sans fin (34a, 34b) sont montés et solidarisées des poulies (36a, 36b). L'action sur chacune de ces poulies (36a, 36b) de mise en translation de foil, comme son nom l'indique, entraîne une mise en translation du coffrage au niveau de sa liaison avec le coffrage. Sur chacune de ces poulies (36a, 36b) sont montés un bout (11, 12) qui peut être actionné par le navigateur depuis son poste de pilotage. Il est donc compris que la mise en rotation concertée et identique des deux poulies (36a, 36b) par le navigateur impose au boîtier une translation du boîtier qui impose elle-même, voir figure 7, un mouvement dit de cant. Une différence d'actionnement relatif entre l'action sur la première poulie (36a) de translation du boîtier et celle sur la seconde poulie (36b) de translation du boîtier génère une rotation du boîtier autour d'un axe virtuel positionné
au milieu de des deux visses. Ce mouvement du boîtier dit mouvement de townin impose un mouvement au foil décrit en figure 8.
La figure 4 représente une vue selon un premier côté du boîtier bas suiveur qui comprend une empreinte creuse (51) qui adopte le profil de la section du foil et qui est couramment similaire à celui de l'empreinte (39) du boîtier de réglage. Le boîtier suiveur est de forme générale oblongue et présente une forme cylindrique en quatre endroits, à avoir une sur chacune de ses extrémités oblongue, et deux positionnées en vis-à-vis sur le milieu du flan du boitier. La figure 5 représente une vue selon un second côté perpendiculaire du boitier bas suiveur avec une vue de face des cylindres de flan latéraux. Il est compris que ce boitier suiveur est emboité dans le puit de foil par une manipulation de rotation en quart de tour dans une empreinte complémentaire dans le puit de foil. Le boitier suiveur peut donc suivre les mouvements du foil dans ses degrés de liberté et maintenir unpoint_de maintien -du-foil de façon à bien repousser les efforts du foil sur la coque dans les degrés dans lequel il n'a pas de liberté. Les figures 6, 7 et 8 représentent les mouvements selon les degrés de liberté, dit de rake, de cant, de townin obtenu par le foil au bénéfice de l'invention. La présente invention concerne donc un mécanisme d'actionnement quatre degré de liberté d'un foil (1) sur une coque (10) de bateau qui
comprend la coopération d'un puit de foil (15) étanche traversant le bateau depuis le pont à travers la coque (10) de bateau sous le bateau pour le passage du foil, d'un palan de mise en translation du foil dans le puit de foil
(15) caractérisé en ce que deux boîtiers de maintien du foil maintiennent le foil (1) dans le puits de foil (15), à savoir un boitier haut de réglage (15), un boitier suiveur (16) en position basse sur la coque, le navigateur applique les réglages sur le boitier haut (15) par Pactionnement de bouts (1 1, 12, 13) qui agissent selon trois degrés de liberté en rotation, le boitier bas suiveur
(16) adapte sa position en reprenant les efforts et suit automatiquement le réglage.
La présente invention concerne donc un mécanisme d'actionnement caractérisé en ce que le boitier haut (15) comprend un rouleau (32) de forme générale oblongue cylindrique avec une empreinte creuse (39) de section quasi identique et très légèrement supérieure à celle de la section du foil (1 ), le rouleau (32) est maintenu dans un coffrage (31) par deux axes (33) positionnés à chaque bout du rouleau et qui permettent au rouleau un mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, le coffrage (31) est tenu dans le puit de foil (15) qui est solidarisé à la coque (10).
La présente invention concerne donc un mécanisme caractérisé en ce que dans le coffrage (31), une poulie (35) est positionnée sur l'axe de
rotation (33) du rouleau (32), le navigateur règle un degré de liberté du foil en actionnant un bout (13) enroulé sur la poulie (35).
La présente invention concerne donc un mécanisme caractérisé en ce que le coffrage (31) est tenu dans le puit de foil au moyen de deux visses sans fin (34a, 34b) d'un côté fixées au puit de foil (15) et de l'autre au coffrage (31), par leur rotation longitudinale, les visses sans fin (34a, 34b) déplacent en translation le boîtier au niveau de leur point d'appui respectif avec le boitier, sur chaque visse sans fin (34a, 34b) sont montés et solidarisées des poulies (36a, 36b), l'action sur chacune de ces poulies (36a, 36b) de mise en translation de foil, entraîne une mise en translation du boîtier au niveau de sa liaison avec le coffrage, sur chacune de ces poulies (36a, 36b) sont montés un bout (11, 12) qui peut être actionné par le navigateur depuis son poste de pilotage pour régler deux degrés de liberté du foil (1) par rapport à la coque (10).
La présente invention concerne donc un mécanisme caractérisé en ce que le boitier bas suiveur (16) comprend une empreinte creuse (51) qui adopte le profil de la section du foil et qui est couramment similaire à celui de l'empreinte (39) du boitier de réglage, le boitier suiveur est de forme générale oblongue et présente une forme cylindrique en quatre endroits, à avoir une sur chacune de ses extrémités oblongue, et deux positionnées en vis-à-vis sur le milieu du flan du boitier, le boitier suiveur est emboîté dans
le puit de foil par une manipulation de rotation en quart de tour dans une empreinte complémentaire dans le puit de foil.
On voit bien que de nombreuses variantes éventuellement susceptibles de se combiner peuvent ici être apportées sans jamais sortir du cadre de l'invention tel qu'il est défini ci-après.
Claims
REVENDICATIONS
1 - Mécanisme d'actionnement quatre degré de liberté d'un foil (1) sur une coque (10) de bateau qui comprend la coopération d'un puit de foil (15) étanche traversant le bateau depuis le pont à travers la coque (10) de bateau sous le bateau pour le passage du foil, d'un palan de mise en translation du foil dans le puit de foil (15) caractérisé en ce que deux boîtiers de maintien de foil (15, 16), non solidaires l'un de l'autre, maintiennent le foil (1) dans le puits de foil (15), à savoir un boîtier haut de réglage (15), avec des bouts (11, 12, 13) qui agissent sur les réglages sur le boîtier haut (15) selon trois degrés de liberté en rotation, et un boîtier suiveur (16) en position basse sur la coque, emboîté libre en rotation dans le puit de foil dans une empreinte complémentaire dans le puit de foil.
2 - Mécanisme d'actionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boîtier haut (15) comprend un rouleau (32) de forme générale oblongue cylindrique avec une empreinte creuse (39) de section quasi identique et très légèrement supérieure à celle de la section du foil (1), le rouleau (32) est maintenu dans un coffrage (31) par deux axes (33) positionnés à chaque bout du rouleau et qui permettent au rouleau un
mouvement de rotation autour de son axe longitudinal, le coff age (31) est tenu dans le puit de foil (15) qui est solidarisé à la coque (10).
3 - Mécanisme d'actionnement selon la revendication 2 caractérisé en ce que dans le coffrage (31), une poulie (35) est positionnée sur l'axe de rotation (33) du rouleau (32), le navigateur règle un degré de liberté du foil en actionnant un bout (13) enroulé sur la poulie (35).
4 - Mécanisme d'actionnement selon la revendication 2 caractérisé en ce que le coff age (31) est tenu dans le puit de foil au moyen de deux visses sans fin (34a, 34b) d'un côté fixées au puit de foil (15) et de l'autre au coffrage (31), par leur rotation longitudinale, les visses sans fin (34a, 34b) déplacent en translation le boîtier au niveau de leur point d'appui respectif avec le boîtier, sur chaque visse sans fin (34a, 34b) sont montés et solidarisées des poulies (36a, 36b), l'action sur chacune de ces poulies (36a, 36b) de mise en translation de foil, entraîne une mise en translation du boîtier au niveau de sa liaison avec le coffrage, sur chacune de ces poulies (36a, 36b) sont montés un bout (11, 12) qui peut être actionné par le navigateur depuis son poste de pilotage pour régler deux degrés de liberté du foil ( 1 ) par rapport à la coque (10).
5 - Mécanisme d'actionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le boîtier bas suiveur (16) comprend une empreinte creuse (51) qui adopte le profil de la section du foil et qui est couramment similaire à celui de l'empreinte (39) du boîtier de réglage, le boitier suiveur est de forme générale oblongue et présente une forme cylindrique en quatre endroits, à avoir une sur chacune de ses extrémités oblongue, et deux positionnées en vis-à-vis sur le milieu du flan du boitier, le boitier suiveur est emboîté dans le puit de foil par une manipulation de rotation en quart de tour dans une empreinte complémentaire dans le puit de foil.
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| ANDY KENSINGTON ET AL: "Battle of the Boats, How technology won the America's Cup", 22 May 2014 (2014-05-22), XP055419107, Retrieved from the Internet <URL:https://www.youtube.com/watch?v=XQoNYe2jFP8> [retrieved on 20171025] * |
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