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Appareil sustentateur et propulseur à force centrifuge.
Dans les appareils sustentateurs connus, tels que ceux du type hélicoptère ou autres, le principe essentiel qui a servi de base à leur établissement est la réaction d'une masse fluide, par exemple d'air, mise en mouvement par un moyen quelconque, sur une surface appropriée se rapprochant de celle d'une aile d'avion ou d'une pale d'hélice. L'utilisation de ce pouvoir sustentateur de l'air exige le déplacement d'une masse importante, d'autant plus considérable que l'appareil destiné à se mouvoir dans le milieu ambiant est lui-même d'un certain poids, si bien que l'on arrive, pour de fortes charges transportées, à des déplacements de masse d'air qu'il est illusoir de vouloir provoquer en raison de la faible puissance massique des moteurs actuels.
Pour obvier à cet inconvénient, en l'état actuel des choses, il est possible d'utiliser les effets de la force centrifuge d'u- ne masse d'air mise en mouvement à très grande vitesse, dont le point d'application serait l'appareil sustentateur et dont la force serait dirigée de bas en haut, permettant ainsi au mobile, soit de s'élever par ses propres moyen, soit de combattre la force de gravitation, soit enfin de gu@der sa marche ou de frei- ner sa descente.
L'objet de la présente invention est un appareil shstenta-
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teur et prppulseur, caractérisé par l'utilisation de la forue centrifuge de la masse fluide qu'il met en mouvement, ce fluide étant aspiré dans un organe du genre turbine à axe horizontal par des ouïes centrales, puis entraîné dans un mouvement rotatif par un système d'aubages à surface gauche appropriée, de telle maniè- re qu'il en résulte une pression sur la surface interne de l'en- veloppe, créant ainsi, en même temps que la réaction de l'air sur les aubes dans la partie inférieure ouverte du stator, une force résultante qui sera utilisée pour la sustentation.
Un système semblable de turbine, mais à axe vertical, conçu dans le même es- prit, sera utilisé pour la propulsion.
:Pratiquement, l'appareil ainsi défini, a été imaginé en vue de son application à la locomotion aérienne, pour la résolution de certains problèmes, irréalisés jusqu'ici, tels que ceux, par exemple, consistant à s'élever verticalement au-dessus d'un point de terre ou de mer, de stationner pendant un temps déterminé à une hauteur donnée, tout en possédant la faculté de se mouvoir et de se diriger dans l'air et de redescendre à terre ou en mer sans qu'il en résulte une avarie quelconque à l'appareil dé à un mou- vement brusqué.
La description qui suit, ainsi que les dessins schématiques annexés se rapportent à deux formes d'exécution de l'appareil, donnés à titre d'exemple.
Dans la première forme d'exécution, fige 1 à 5:
La fig. 1 représente l'appareil vu de l'avant;
La fig. 2 est une vue longitudinale de l'appareil;
La fige 3 est une coupe en plan, suivant la ligne A-A de la fige 1, à travers l'appareil, représentant les ouïes ainsi que les canaux d'aspiration d'air des turbines latérales;
La fige 4 est une.coupe axiale à travers la turbine à air;,
La fige 5 est une coupe suivant la ligne B-B de fige 4, mon- trant la disposition des ailette. ou l'aubage du rotor de la turbine à air.
Les fige 6 à 9 .se rapportent à une deuxième forme d'exécu- tion :
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La fig. 6 est une vue longitudinale d'un dispositif de commande des volets mobiles ;
La fig. 7 représente la vue en plan de ce dispositif;
La fig. 8 est une coupe suivant la ligne A'-A' de fig. 7 dans le stator d'une turbine, montrant en traits pleins la position d' ouverture correspondant à la sustentation pure et en traits poin- tillés, la position des volets en marche normale, c'est-à-dire, sus- tentation et propulsion;
La fig. 9 est un schéma représentant les canalisations AV et AR d'aspiration d'air des turbines à l'intérieur du fuselage, aboutis- sant aux ouïes les plus rapprochées du centre de la cabine.
Dans les fig. 1 à 5, l'appareil comporte un fuselage 1, formant cabine. Ce fuselage est profilé de façon à offrir le moins de ré- sistance possible à l'avancement et repose sur des roues 2, dont l'ensemble constitue le train d'atterrissage. De chaque c8té du fu- selage sont disposées les turbines à air 3, à axe horizontal 4 qui peuvent être montées sur l'appareil des deux manières suivantes: soit que le stator de ces turbines fasse bloc avec le fuselage, le rotor et les parties mobiles de la turbine étant rapportées dans le stator, soit que les turbines soient fixées, après leur montage, sur les parois du fuselage.
Les arbres de commande des turbines latérales 3 sont actionnés par un moteur 5 de puissance permettant au rotor des turbines de tourner à une vitesse très élevée, capable de créer une résultante des forces centrifuges telle qu'elle donne la possibilité à l'appa- reil de s'élever dans l'air. La liaison entre le moteur et les tur- bines est assurée par une disposition d'organes permettant d'une part aux turbines à air de tourner en sens inverse, l'une par rap- port à l'autre et d'autre part, de rendre ces turbines indépendan- tes du moteur par un mécanisme à débrayage automatique 6.
En regard de la face interne des turbines et contre les parois latérales du fuselage sont disposés des canaux d'aspiration d'air 7, débouchant sous le plancher du fuselage. L'organe propulseur de 1' appareil est constitué par une turbine à air 8, du même genre que lesturbines 3, mais dont l'axe 9 est vertical.
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Cette turbine 8 est fixée au plancher du fuselage le plus en avant possible, de façon à servir efficacement d'organe d'orienta- tion de l'appareil. La turbine 8 est actionnée par un moteur 10, fixé en bout de l'arbre 9 ou de tout autre organe de liaison. Entre la turbine 8 et le moteur 10 est interposé l'organe de direction de la turbine, manoeuvré par le pilote assis sur le siège 11. Cet or- gane de direction peut être constitué par un ensemble de pignons coniques et de renvoi par chaîne, dont l'une des roues den- tées serait calée sur l'axe-support du volant de direction.
Les turibnes sustentatrices et propulsive comportent un arbrel2 supportant un ou plusieurs disquies 13 auxquels sont fixées des ai- lettes 14, de forme appropriée. L'arbre 12 repose sur des paliers 15, dont l'un est fixé au flasque 16 du stator lequel épouse les formes du rotor et l'autre palier 15, faisant partie de l'autre flasque 17 du stator, est fixé au carter par un joint étanche ap- proprié. Le flasque 17 du stator est percé d'ouvertures 18, conve- nablement disposées, formant ouïes d'aspiration de la turbine à air La partie inférieure du carter présente une échancrure 19 servant de sortie d'air de la turbine.
Le fonctionnement de l'appareil ainsi décrit dans ses éléments essentiels est le suivant:
Pour le démarrage, on met en route les moteurs. Dès que les tur- bines latérales tournent à plein régime, l'air est aspiré par les ouïes centrales et entraîné par les ailettes des rotors dans leur mouvement de rotation. La pression d'air sur la surface interne des enveloppes, résultant de la force centrifuge de la masse d'air en rotation, d'une part, et d'autre part, la réaction de l'air sur les palettes, dans la partie ouverte du stator, se composent pour donner une force résultante, utilisée suivant le cas pour la sus- tentation ou la propulsion. Pour assurer la propulsion et la direc- tion de l'appareil, on a recours à la turbine à air, située à l'a- vant et à la partie inférieure du fuselage, turbine orientable et manoeuvrable depuis le siège du pilote.
En orientant l'échancrure 19 à droite ou à gauche, dans le sens de la marche, on fait tour-
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ner l'appareil sustentateur dans la direction choisie. Lorsque l'o- rientation atteint 1800, on. renverse la direction de marche de l'ap et pareil..On obtient ainsi le freinage /@ la marche AR.
Les principaux avantages de cet engin aérien sont les suivants: il est susceptible de s'élever verticalement au-dessus d'un point quelconque et de stationner en l'air à un point voulu pendant un temps détermine. Les parties tournantes étant animées d'une grande vitesse de rotation, assurent une stabilité gyroscopique. En cas de panne du moteur, les différents appareils de sustentation étant munis d'un auto-débrayage, continuent à tourner encore un certain temps en vertu de la force acquise et de la puissance vive qu'ils ont emmagasinées, permettant ainsi à l'appareil de se poser. Cette propriété donne une certaine sécurité puisque'elle évite toute chu- te brusque de l'appareil en cas d'arrêt fortuit du moteur.
En ou- tre, étant donné le principe sur lequel repose l'invention, l'en- combrement de l'appareil peut être réduit à sa plus simple expres- sion. Enfin, l'absence d'ailes facilite l'atterrissage sur des pla- ces encombrées et réduit sensiblement la place nécessaire à son garage.
Dans la deuxième forme d'exécution, fig. 6 à 9, l'appareil com- porte un ensemble de dispositifs de stiné s à rendre l'emploi de 1' appareil plus pratique et notamment à assurer:
1). La sustentation et la propulsion dans tous les azimuths par une seule et même espèce de turbines à axe horizontal, placée au centre ou sur les faces latérales du fuselage, pourvues d'un sys- tème de volets mobiles, ceux-ci étant commandés par le volant du pilote et permettant le réglage de la sortie d'air des turbines par les échancrures mentionnées dans la première forme d'exécution.
2) . La sécurité de l'engin par: a) l'augmentation des dimensions axiales des turbines à axe horizontal, tout en conservant ses dimensions radiales; b) l'adjonction au système de commande des volets mobiles, mention nés sous 1), d'un dispositif permettant de découvrir très rapide- ment l'ouverture la plus favorable de sortie d'air des turbines, de manière à permettre, en cas de panne de la force motrice, de tirer
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le plus grand parti possible de l'effet MAGNUS, ou auto-rotation des aubages, provoquée par la résistance de l'air.
3). L'amélioration du rendement de l'appareil par: a) un canal d'aspiration d'air des turbines, disposé à l'in- térieur du fuselage, communiquant avec l'extérieur par des orifi- ces aménagés dans la partie antérieure du plafond de la cabine, de façon à utiliser, soit pour la sustentation, poit pour la propul- sion, la dépression d'air provoquée par la rotation des turbines, vennant en diminution de la résistance à l'avancement de l'appareil et aboutissant aux oules des turbines qui débouchent à l'intéri- eur du fuselage;
b) un conduit supplémentaire d'aspiration d'air des turbi- nes, servant en même temps à refroidir le moteur, dont l'orifice d'amenée d'air est situé dans la partie postérieure du plafond et dont le circuit passe ensuite au traverà d'une cheminée pour débou- cher, à distance convenable, sur la partie du moteur où la tempé- rature est la plus élevée. Après avoir léché les parois du moteur, l'air est envoyé par un canal dans les mêmes our/les que celles dé- finies sous a) .
Suivant cette forme d'exécution, le stator 20 d'une turbine (fig 6) comporte, comme dans la forme d'exécution ci-dessus décrite, une ouverture 21 sur la demi-circonférence inférieure. Deux volets mo- biles 22 et 23 coulissent dans des gorges 24, aménagées sur le pourtour des flasques du stator. Aux volets 22 et 23 sont fixées respectivement une t8le roulée 25 qui sert de fourreau aux axes 26 et 27, fixés aux bielles de commande 28, respectivement 29. Les bielles 28 et 29 peuvent pivoter sur un axe 30, situé dans le pro- longement de l'axe des turbines. De ce fait, les axes 28 et 27 se déplacent sur des pestions de circonférence pendant la manoeuvre des volets.
A cet effet, la bielle 28 est pourvue à son extrémité pivotante d'une roue dentée 31, centrée sur l'axe 30, roue dont les dents sont en prise avec une crémaillère 32, fixée à un levier 33 situé dans le plan vertical. Ce levier 33 oscille en son milieu autour d'un axe 54 et est articulé à l'une de ses extrémités au moyen d'une chape 35 (fig. 7) à la crémaillère 32 et à l'autre
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extrémité, au moyen d'une chape semblable 36, à l'extrémité de la barre d'accouplement 37, laquelle est articulée à l'une des extré- mités d'un levier 38, du même genre que le levier 33, mais situ dans le plan horizontal.
Une crémaillère 39, identique à la précédente 32, est articulée en 40 à l'autre extrémité du levier 38 et engrène avec la roue dentée 41, actionnée par l'axe de direction 42 du volant 43(fig.6)
La bielle de commande 29 du volet 23 pivote également, comme il est dit plus haut, sur l'axe 30. A cet effet, elle est pourvue d'une chape 44, à l'intérieur de laquelle peut tourner librement la roue 31 dont les dents engrènent avec un pignon 45, fixé à un axe 46, égalemmt supporté par les deux bras de la chape 44.
Ce train d'engrenages a pour but de conjuguer la commande des volets 22 et 23, tout en permettant par un système de transmission flexible fixé à l'axe 46, dont le départ est situé au poste du pi- lote, non représenté au dessin, de faire varier l'angle d'écarte- ment des deux bielles 28 et 29, selon les besoins nécessités parle pilotage de l'engin.
Cette construction se répète symétriquement par rapport à l'aies longitudinal du fuselage, comme l'indique la fig. 7, pour la com- mata.de des volets des turbines situées dans la paroi opposée du fu- selage.
Cette disposition de commande des volets mobiles peut être mo- difiée pour des raisons de construction de l'appareil, de manière à ce que les crémaillères, au lieu d'attaquer les roues dentées,si- tuées dans l'axe des turbines,par le point de tangence supérieur, puissent occuper toute position appropriée, à condition d'être tou- jours tangentes à un rayon de la roue dentée.
L'axe de direction 42 est enfermé dans un tube 47 auquel sont fixées deux branches 48,49, en forme de tube, par exemple, de part et d'autre de la roue dentée 41. Des branches 48 et 49 peuvent cou- lisser à frottement dur dans des gaines 50 et 51, fixées au fusela- ge 52, et sont situées dans le même plan vertical. Une poignée 53 est fixée au tube 47, à une certaine distance du volant 43, desti- née à faciliter la manoeuvre des coulissage des branches 48 et 49
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dans les gaines 50 et 51.
Le fonctionnement de la commande des volets mobiles est le sui- vant: L'appareil étant au repos, par conséquent moteur arrêté et le train d'atterrissage touchant le sol, les volets sont placés dans la position de la plus grande sustentation possible pour per- mettre l'envolée(position a-a des bielles dessinées en fig.8 en traits pleins). Pour modifier cet état de sustentation pure, une fois l'appareil décollé de terre, et pour passer insensiblement à la propulsion (fig. 8, b-b, en traits pointillés), il suffit au pilote de pousser son manche à balai en avant, en se servant de la poignée 53. Les branches 48 et 49 pénètrent dans leurs gaines 50 et 51, entraînant la roue dentée 41 et les deux crémaillères 39 avec lesquelles elle est en prise.
Si les circonstances l'exigent, on peut pratiquer la manoeuvre inverse et tirer à soi sur le manche, ce qui a pour effet la mar- che arrière de l'appareil. pour les virages, il suffira au pilote de tourner son volant dans le sens défini par l'intérieur du virage, cette manoeuvre au- ra ppur conséquence de faire tourner les volets dans des directi- ons opposées sur chacun des groupes de turbines de gauche et de droite, par rapport au fuselage.
Une autre modification de la première forme d'exécution consis- te à supprimer l'aspiration d'air des turbines par le plancher du fuselage pour le remplacer par deux canalisations de circuit dis- tinct, mais aboutissant toutes deux aux ouïes d' aspiration des turbines, débouchant à l'intérieur du fuselage.
Le premier de ces circuits a son point de départ dans la partie antérieure du plafond du fuselage. Un orifice 54 (fig.9) permet à l'air aspiré par les turbines de traverser un canal 55, situé à l'intérieur du fuselage pour venir s'engager dans l'ouïe 56 de la turbine. Cette canalisation est établie dans le but d'utiliser la dépression créée pendant la propulsion de l'appareil, par la for- me de moindre résistance à l'avancement du fuselage. cette dépres- sion peut devenir très importante en tenant compte des vitesses de propulsion probables de l'engin dans des conditions de vol déter-
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minées.
Le second circuit prend naissance à l'orifice 57, pratiqué dans
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la partiepawpérieure du/fuselage! pla,1'ond du/. L'air aspiré traver- se un premier canal 58, en forme de chemisée, dont la partie infé- rieure débouche par la buse 59 à la partie intérieure du moteur 60 (dessiné en pointillé), actionnant les turbines. Cet air, après avoir refroidi le moteur, s'engage par la buse 61 dans une canali- dation 62 qui aboutit à l'ouïe 56 de la turbine.
La suppre ssion de la turbine à axe vertical et son remplacement par une commande réglable des orifices de sortie d'air des turbi- nes, celles-ci tournant dans le même sens de rotation, diminue sen- siblement le poids de l'appareil et permet un meilleur aménagement de l'intérieur de la cabine.
Les volets mobiles permettent, grâce à leur commande réglable, dé si toutes les manoeuvres déxirables que l'on est en droit d'exiger d'un appareil aérien de ce genre: montée, sustentation, propulsion dans toutes les directions et enfin, descente, -pour cette dernière manoeuvre et dans le cas de panne du moteur, les volets mobiles peuvent s'effacer complètement, laissant à découvert la demi-cir-
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conférence inférieure du stator;
l'air s'y engouf1"ant" fait tour- ner les rotors des turbines suivant le principe connu de l'effet Magnus ou auto-rotation des aubages, freinant ainsi dans une cet?- taine mesure la chite brutale de l'appareil, privé de ses moyens de sustentation normaux.
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