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R ou e à A u b e s
On connaît déjà des constructions différentes de roues à aubes,fonctionnant comme propulseurs,avec des aubes tournantes contraintes, par un mécanisme de guidage de basculer en suivant une loi déterminée. afin d'obtenir ainsi une direction d'avance- ment désirée.Dans la plupart de ces roues à aubes connues, l'inclinaison des aubes n'est pas correcte en tous endroits, du point de vue aérodynamique et hydraulique.,Il n'est donné jusqu'ici aucune possibilité de faire varier l'inclinaison des aubes en avant et à la ontée,à moins que cesroues ne soient adaptées seluelenmt à un faible nombre de tours.La construction du propulseur de Kirsten-Boeing publiée ces derniers temps (voir le Zeitschrift des Vereines Deutescher ingernure du 6 Mars 1926,
pages 332 et suivantes) permet bien un changement de l'inclinaison à l'avancement.cependant,la montée n'est pas réglable.Les aube. font à chaque tour de la roue,une moitié de tour autour de leur propre axe,de telle lapon que les bords
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d'entrée ou. de sortie des aubes s'interchangent après chaque tour.
Ceci nécessite une forme d'aubes qui ne peut jamais cor- respondre aux exigences aérodynamiques et hydrauliques,Quand on fait,avec ce propulseur,un changement de marche,ainsi qu'avec les propulseurs analogues connus avante celui-ci,il se produit un choc latéral.On connaît aussi des mécanismes de guidage qui permettent de faire osciller les surfaces portâtes ou les sur- faces des aube±, de telle façon que l'angle d'environ 90 entre chaque surface et un vecteur normal, reste constamment le même;
le vecteur normal part du point d'oscillation de l'aube et passa par un point qui se trouve dens le plan de la circonférence de déplacement des points d'oscillation,mais en dehors de ce cercle Le fait que le centre de commande des aubes se trouve en de- hors de la circonférence sur laquelle se déplacent les points d'oscillation des aubes présente l'inconvénient qu'un réglage d'une aussi grande valeur que celui qui sert} décrit plus bas, n'est pas possible.En outre,une telle construction n'est pas utilisable non plus pour les propulseurs à grande vitesse.
l'objet de la présente invention est une roue à aubes avec des aubes oscillantes,dans laquelle également l'angle entre chaque aube et le vecteur normal qui va de leur point d'oscil- lation à un point déterminé,angle qui a,de préférence ,90 , reste constamment le morne,de telle façon que les vecteurs nor- maux de toutes les aubes,dans toutes leurs positions,lors de la rotation de la roue à aubes,se coupent constamment en un point ou approximativement ;
ce point, ou cet emplacement, ou les vecteurs normaux se coupent approximativement,se trouve cependant suivant l'idée de cette invention,à l'intéerieur de la circonférence de déplacement des points d'oscillation des aubes* .ainsi, cette roue à aubes est plus que toute autre capable de recevoir des applications diverses,avec un nombre de tours très élevé et,en plus,permet d'être réglée.
Sans '
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diverses relations.Le mécanisme de guidage peut être notamment, réalisé de lapon telle que ce point de -guidage puisse être dé- placé sur une circonférence décrite autour de l'axe de rotation de la roue mobile ;le mécanisme de guidage peut être ensuite con- stitué d'une façon telle que ce ,point de commande des aubes peut être déplacé radialement dans toutes les directions à l'inté- rieur de la circonférence.Dans le cas où les possibilités de déplacement se présentent simultanément,on peut réaliser aussi des déplacements combinés.
Des explications plus détaillées de l'objet de l'inven- tion sont données dans le schéma joint;
Le cercle K est le chemin sur lequel se déplacent par suite de la mise en mouvement de la roue à aubes,les points d'oscillation P des aubes M supposé parcour dans le sens des flèche représentées sur le cercle K Comme représenté sur le dessin,les vecteurs normaux 8, qui partent des points d'oscillation P et qui sont perpendices, ou à peu près, à n'importe quelle position des aubes, se coupent eu point N, lequel se trouve \ l'intérieur du cercle K ( il sufirait pra- tiquement que les vecteurs normaux se coupent approximativement en un même point).Les aubes M sont guidées de telle façon que, pendant que leurs points d'oscillation se déplacent sur le cercle K,
elles oscillent de manière telle que les vecteurs normaux émanant de leurs points d'oscillation et qui sont per- pendiculaixes à leur surface, passent tous par le point N se trouvant à l'intérieur du cercle K obtenant le même effet que si les aubes M étaient reliées rigidement à des bras Payant- les mêmes'directions que les vecteurs normaux,ces bras passant par un guidage à glissière et tournant,disposé au point N,En effet on pourrait également réaliser,aussi bien,la construction du mécanisme de guidage de la façon indiquée ici;mais il est clair cependant que ce guidage des aubes M peut être réalisé oinématiquement d'une autre manière.
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Comme on le voit sur le dessin,les aubes sont tangentes au cercle K aux 2 extrémités au diamètre sur lequel se trouve le point de commande N;dans les positions intermédiaires,les aubes coupent le cercle K sous un angle différent,un bord $ de l'aube restant toujours en avant et l'autre A en arrière, par rapport au sens du mouvement .Le milieu qui enveloppe la roue aubes,attaque donc constamment les aubes par le bord E et sort par le. bord Ail devient ainsi possible de donner au profil de l'aube la forme dynamique appropriée.
Si l'on met en rotation une telle roue à aubes dans un certain milieu,elle provoque un cou- rant dans la direction v;le triangle des vitesses indiqué en pointillé près de l'aube inférieure gauche M, et qui est construit avec la vitesse u de rotation de la roue,vitesse perpendiculaire au rayon r,la vitesse relative w,qui est perpendiculaire au vect teur normal S et la vitesse du courant à vide v,ce triangle démontre bien clairement que la commande assure,on toutes posi- tions ,l'entrée sans choc dans le milieu en question.
.la roue \ aubes travaille dans ces conditions à peu près comme un propulseur à vis de construction connue,avec une vi- tesse à vide qui correspond au pas et au nombre de tours de la vis.Il va sans dire qu'il est possible d'assurer,mêmespour différentes charges,par un choix correspondant des positions des aubes et de leurs dimensions, une entrée sans choc dans le milieu.
Dans le cas où le mécanisme de guidage des aubes est dis- posé de façon telle que le point N,conservant toujours sa di- stance a à l'axe de rotation 0, puisse être déplacé d'un/ angle @ et qu'il vienne à la position Nx chaque aube M en parti- culier tournera depuis sa'position actuelle jusqu'à la po- sition Mx et ensuite,dans la rotation ultérieure de la roue, les aubes prendraient aux différents pointa du. cercle,par
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suite des directions de leurs vecteurs normaux ,des posi tions qu'on peut déterminer en tournant toute la figure d'un angle <f dans le même sens que le point N.
Les aubes seront donc maintenant de nouveau tangentes au cercle K aux deux points qui se trouvent aux extrémités du diamètre défini pax le point N et, aux points intermédiaires,les aubes se trouveront dans les mêmes inclinaisons intermédiaires qu'aval seulement ces positions devront être déplacées du même angles autour du centre 0. Il s'en suit que la direction du courant v sera également tournée d'un angle et prendra la positon Veet, pa suite,la direction d'avancement qui est opposée au courant sera tournée aussi ,par la rotation du point N autour de l'axe 0,on peut donc faire varier la direction d'avan- cement pour l'angle désiré.
Le mécanisme de guidage peut,en outre,être réalisé d'une façon telle que le point N puisse être déplacé dans n'importe quelle direction ,radialement à l'intérieur du cercle k, manière qu'il se trouve d'abord sur l'axe et qu'il se dé- place ensuite jusqu'en NI.Dans le cas ou le centre de commande N se trouve sur l'axe 0, toutes les aubes resteront tangentes au cercle K dans toute leur rotation,et comme le rapport des vitesses y est inversement proportionnel à la distance a du point N au centre 0, et que a le rapport des vitesses u @ devient égal à l'infini, si a= 0 Ainsi la vitesse de courant variera aussi avec la distance a ; elle sera également zéro si a 0;
elle sera inversée si le point N est déplacé jusqu'si point ET'. -Par conséquent,on peut régler la vitesse de déplace- ment en avant et aussi inverser le sens de la marche en dé- plaçant de centre de commande N vers le point 0 et au delà jusqu'à N;avec ce réglage,le nombre des tours de la roue reste constant. Ainsi l'inversion du sens de la marche par déplacement diamétral du centre N se fait sans aucon choc
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latérualMais un tel choc se produirait si on changeait le sens de la marche par une rotation, d'un angle de 180 ,du point N autour du point 0.
Par la combinaison des deux moyens de réglage, c'est-à- dire à la fois de la rotation du point N autour de l'axe 0 et du déplacement radial du point Non peut, de la manière la plus simple,obtenir tous les réglages requis et de la fa- çon la plus favorable, à chaque instant.
Une roue à aubes de ce genre peut aussi être employée comme rotor d'une turbine; dans ce cas,on peut changer le nombre de tours de la roue et inverser le sens de la marche par simple déplacement radial du centre de commande N,la vitesse de courant restant constante.
On peut,naturellement sans sortir de l'esprit de l'in- vention,imaginer d'autres modes d'exécution de la roue et de son mécanisme de commande.
Résumé
1./ Roue à aubes, à orientation variable grâce \ un mécanisme de commande,de façon que les vecteurs normaux issus des centres des aubes, rayons faisant avec les plans des dites aubes un angle de 90 , Se coupent tous en un même point, ou approximativement, caractérisé en ce que ce point de section se trouve 1 l'intérieur du cercle de déplacement des centres des aubes.
@ Le mécanisme de commande est modifiable de telle façon que le point de rencontre des vecteurs normaux,c'està dire le centre de commande puisse être déplacé sur un cercle décrit autour de l'axe de rotation de la roue.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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R or e to A u b e s
Different constructions of paddle wheels are already known, functioning as thrusters, with rotating vanes constrained by a guide mechanism to tilt according to a determined law. in order to thereby obtain a desired direction of advance. In most of these known impellers, the inclination of the vanes is not correct in all places, from the aerodynamic and hydraulic point of view. Hitherto no possibility is given to vary the inclination of the blades forward and at the air, unless these wheels are adapted seluelenmt to a low number of turns. The construction of the thruster of Kirsten-Boeing published recently ( see the Zeitschrift des Vereines Deutescher ingernure of 6 March 1926,
pages 332 and following) allows a change of the inclination with the advance. However, the rise is not adjustable. make at each turn of the wheel, half of a turn around their own axis, such that the edges
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entry or. of the vanes are interchanged after each revolution.
This necessitates a blade shape which can never meet the aerodynamic and hydraulic requirements. When a gear change is made with this propellant, as well as with similar propellants known before this one, a shift occurs. side impact. Guiding mechanisms are also known which make it possible to oscillate the bearing surfaces or the surfaces of the blades ±, so that the angle of about 90 between each surface and a normal vector remains constantly the same. ;
the normal vector starts from the point of oscillation of the vane and passes through a point which is in the plane of the circumference of displacement of the points of oscillation, but outside this circle The fact that the control center of the vane is located outside the circumference over which the oscillation points of the blades move has the disadvantage that an adjustment of as great a value as that used} described below is not possible. Furthermore, such a construction cannot be used for high speed thrusters either.
the object of the present invention is a paddle wheel with oscillating vanes, in which also the angle between each vane and the normal vector which goes from their point of oscillation to a determined point, which angle has, of preferably, 90, remains constantly the dull, so that the normal vectors of all the vanes, in all their positions, during the rotation of the impeller, constantly intersect at or approximately one point;
this point, or this location, where the normal vectors intersect approximately, however, according to the idea of this invention, lies within the displacement circumference of the oscillation points of the vanes *. thus, this impeller is more than any other capable of receiving various applications, with a very high number of turns and, in addition, allows to be regulated.
Without '
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various relationships.The guide mechanism can be in particular, made of lapon such that this point of -guiding can be moved on a circumference described around the axis of rotation of the movable wheel; the guide mechanism can then be con - set up in such a way that this control point of the blades can be moved radially in all directions within the circumference. In the case where the possibilities of movement present themselves simultaneously, it is also possible to realize combined trips.
More detailed explanations of the object of the invention are given in the accompanying diagram;
The circle K is the path on which move, following the setting in motion of the paddle wheel, the points of oscillation P of the vanes M assumed to have traveled in the direction of the arrows shown on the circle K As shown in the drawing, the normal vectors 8, which start from the points of oscillation P and which are perpendicular, or nearly so, at any position of the blades, intersect at point N, which lies within the circle K (it it would be practically sufficient that the normal vectors intersect approximately at the same point). The vanes M are guided in such a way that, while their points of oscillation move on the circle K,
they oscillate in such a way that the normal vectors emanating from their points of oscillation and which are perpendicular to their surface, all pass through the point N lying inside the circle K obtaining the same effect as if the blades M were rigidly connected to Payant arms - the same directions as the normal vectors, these arms passing through a sliding guide and rotating, arranged at point N, Indeed one could also realize, as well, the construction of the guide mechanism of the way indicated here, but it is however clear that this guiding of the vanes M can be achieved oinematically in another way.
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As can be seen in the drawing, the blades are tangent to the circle K at the 2 ends to the diameter on which the control point N is located; in the intermediate positions, the blades intersect the circle K at a different angle, an edge $ of the blade always remaining forward and the other A behind, with respect to the direction of movement. The middle which envelops the blade wheel, therefore constantly attacks the blades by the edge E and leaves by the. Ail edge thus becomes possible to give the blade profile the appropriate dynamic shape.
If such a paddle wheel is rotated in a certain medium, it causes a current in the direction v; the triangle of speeds indicated in dotted lines near the lower left vane M, and which is constructed with the speed u of rotation of the wheel, speed perpendicular to the radius r, the relative speed w, which is perpendicular to the normal vector S and the speed of the no-load current v, this triangle clearly shows that the control ensures, we all posi- tions, the entry without shock into the environment in question.
The impeller works under these conditions more or less like a screw propeller of known construction, with an empty speed which corresponds to the pitch and the number of revolutions of the screw. It goes without saying that it is possible to ensure, even for different loads, by a corresponding choice of the positions of the blades and their dimensions, a shock-free entry into the medium.
In the case where the guide mechanism of the blades is arranged in such a way that the point N, always keeping its distance a from the axis of rotation 0, can be displaced by an / angle @ and that it come to position Nx each vane M in particular will rotate from its current position to position Mx and then, in the subsequent rotation of the impeller, the vanes would take at different points of. circle by
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sequence of the directions of their normal vectors, positions that can be determined by turning the whole figure by an angle <f in the same direction as the point N.
The blades will therefore now again be tangent to the circle K at the two points which are at the ends of the diameter defined by the point N and, at the intermediate points, the blades will be in the same intermediate inclinations as downstream only these positions will have to be moved. of the same angles around the center 0. It follows that the direction of the current v will also be turned by an angle and will take the position Veet, pa continuation, the direction of advance which is opposite to the current will be turned also, by the rotation of point N around axis 0, it is therefore possible to vary the direction of advance for the desired angle.
The guide mechanism can further be made in such a way that the point N can be moved in any direction, radially inside the circle k, so that it first lies on the 'axis and then moves to NI. In the case where the control center N is on axis 0, all the blades will remain tangent to the circle K throughout their rotation, and as the ratio of the speeds y is inversely proportional to the distance a from point N to the center 0, and that a the speed ratio u @ becomes equal to infinity, if a = 0 Thus the current speed will also vary with the distance a; it will also be zero if a 0;
it will be reversed if point N is moved to point ET '. -Therefore, it is possible to adjust the forward movement speed and also reverse the direction of travel by moving from the control center N towards point 0 and beyond to N; with this adjustment, the number of the wheel turns remains constant. Thus the reversal of the direction of travel by diametrical displacement of the center N is done without any shock
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But such a shock would occur if we changed the direction of travel by rotating, at an angle of 180, point N around point 0.
By the combination of the two adjustment means, that is to say at the same time of the rotation of the point N around the axis 0 and the radial displacement of the point No can, in the simplest way, obtain all the settings required and in the most favorable way, at all times.
Such an impeller can also be used as a rotor of a turbine; in this case, it is possible to change the number of revolutions of the wheel and to reverse the direction of travel by simply radial displacement of the control center N, the current speed remaining constant.
It is naturally possible, without departing from the spirit of the invention, to imagine other embodiments of the wheel and of its control mechanism.
summary
1. / Paddle wheel, with variable orientation thanks to a control mechanism, so that the normal vectors coming from the centers of the vanes, radii forming with the planes of said vanes an angle of 90, all intersect at the same point, or approximately, characterized in that this section point lies within the circle of displacement of the vane centers.
@ The control mechanism can be modified in such a way that the point of meeting of the normal vectors, ie the control center, can be moved on a circle described around the axis of rotation of the wheel.
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