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Hélice aérienne à pales à pas automatiquement variable.
Les hélices aériennes dont le pas des pales se règle automatiquement suivant une condition de marche variable, telle que la vitesse du vol, la vitesse de l'hélice, la pression des remous ou la pression de l'air comportent un dispositif de réglage dans lequel une force de réglage dépendant de la gran- deur variable correspondante fait équilibre à une force de rappel variable. Lorsque la grandeur variable est la vitesse de l'hélice, la force de réglage est produite par exemple par un poids solidaire des pales, monté excentriquement et mobile dans la direction de la force centrifuge, tandis que
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la force de rappel est fournie par exemple par un ressort. I ressort opposé à la force centrifuge est réglé de façon que le système occupe différentes positions d'équilibre suivant la grandeur de la vitesse ou d'une autre variable.
Ce dispo- sitif à réglage continuel est simple en principe, mais en pratique il a des inconvénients considérables. En effet, l'ensemble du système se trouve toujours en équilibre indif- férent, parce que la force de rappel équilibre la force de réglage dans toutes positions du système. Des forces infinin petites suffisent théoriquement pour faire sortir le système de la position d'équilibre. En conséquence, une petite force perturbatrice suffit pour faire sortir le système de,la po- sition correcte, Or, pendant le fonctionnement, des forces perturbatrices se produisent dans une grande mesure.
En plus du frottement, le moment variable des forces aériennes sur les pales, en outre des déformations élastiques des pales, des variations intempestives de la tension du ressort, par exemple par suite de fatigue, etc.. jouent aussi le rôle de forces perturbatrices. Les forces perturbatrices ont pour effet que le système régulateur ne se trouve pratiquement presque jamais dans la position voulue. Toutefois, l'incon- vénient essentiel, c'est que la pale non seulement est écar- tée dans une certaine mesure de sa position correcte, mais il arrive, au contraire, suivant la répartition des forces, qu'il s'établit un état de réglage instable qui fait qu'une petite force perturbatrice suffit déjà pour faire passer l'ensemble du système à la position extrême, c'est-à-dire po lui donner une position de réglage entièrement fausse.
Si la force de réglage suffit, après ce changement de position, pour ramener le système à la position voulue, l'opération se répète et tout le système oscille, l'amplitude de l'oscilla-
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tion couvrant presque toute la zone de réglage dans le cas le plus défavorable. Ceci a non seulement pour effet de supprimer l'avantage du réglage automatique, mais on peut aussi se trouver en présence d'autres difficultés très gra- ves. On a proposé de supprimer ces défauts par exemple en montant des amortisseurs, mais ceci n'a pas donné de bons résultats jusqu'ici.
Conformément à l'invention on cherche à supprimer cet inconvénient en utilisant un système de réglage dont le principe est tout différent. Au lieu du réglage continuel connu,on utilise, conformément à l'invention, un réglage par échelons. L'invention consiste donc, en particulier, à donner au régulateur une forme telle que les pales soient maintenues en équilibre stable dans plusieurs positions se succédant dans le sens du réglage. Le passage des pales de l'une de ces positions à la position voisine n'a donc lieu que lorsque la grandeur de régime variable, par exemple la vitesse, a dé- passé une valeur déterminée ou est tombée au-dessous d'une valeur déterminée, ces deux valeurs différant l'une de l'autre d'une quantité déterminée.
Comme le régulateur conforme à l'invention est toujours en équilibre stable indépendamment de la position des pales (abstraction faite des moments où le changement de position a lieu), l'influence des forces perturbatrices est ainsi supprimée. En effet, on peut donner aux forces de stabilisation une valeur telle qu'elles dépas- sent de beaucoup les forces perturbatrices.
Le remplacement du réglage continuel par un réglage à échelons n'a pratiquement aucun inconvénient, comme on pourrait le croire au premier abord. En effet, d'une part, on peut augmenter le nombre des échelons, si l'on tient à se rapprocher du réglage continuel. D'autre part, toutefois, le
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fait que le pas de l'hélice ne varie pas continuellement avec la vitesse de rotation ou avec la vitesse de vol ré- pond justement aux conditions exigées par le fonctionnement pratique. En effet, il arrive fréquemment que l'on veuille voler continuellement avec le plus grand pas possible de l'hélice dans une gamme de vitesses déterminée, par exemple pendant le vol courant avec le moteur étranglé, pour obtenir ainsi une grande vitesse avec une faible puissance du moteur.
En service pratique, il n'y a essentiellement que deux posi- tions différentes qui soient nécessaires pour les hélices aériennes en ce qui concerne le pas: l'une pour le vol ascen- dant, l'autre pour le vol de vitesse. Il suffit donc que le régulateur conforme à l'invention permette aux pales de pren- dre deux positions. Pour des cas particuliers, notamment pour le vol d'altitude, on peut établir un troisième échelon.
On peut obtenir le réglage en échelons en provoquant, en moine temps que le changement du pas des pales, une varia- tion de force de rappel qui agit de manière qu'à l'instant du changement de pas la force de rappel croisse ou décroisse dans une mesure moindre que la force de réglage. Mais, en particulier, on peut aussi faire varier l'action de la force de rappel, en même temps que le changement de position des pales, dans un sens opposé à celui de la force de réglage.
Si l'angle du pas de la pale passe par exemple d'une petite valeur à une grande, la force de réglage augmentant, l'ac- tion de la force de rappel est diminuée au même instant par des moyens particuliers. En conséquence, la pale passe immé- diatement à la position correspondant à l'échelon suivant sans occuper une position centrale. Inversement, lorsque la force de réglage diminue de nouveau, un changement de posi- tion n'a lieu que lorsque la force de rappel dont l'action
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est diminuée est capable de vaincre la force de réglage.
Lorsqu'il s'agit d'une hélice aérienne à pas varia- ble, la force de rappel et la force de réglage jouent le rôle de couples agissant sur les pales. C'est pourquoi l'on peut provoquer la diminution ou l'augmentation de la force de rap- pel au moment du changement de position en allongeant et en raccourcissant les bras de levier lorsque le changement de position a lieu, par exemple au moyen d'une transmission à levier roulant. On peut aussi obtenir ce résultat de façon simple en insérant une biellette entre la force de rappel et un bras porté par la pale tournante, les dimensions étant telles que la biellette change de position angulaire ou flé- chisse dans une certaine mesure au moment du changement de position et allonge ou raccourcisse ainsi le bras de levier efficace.
Si l'on veut établir un autre échelon de réglage, on peut créer une deuxième force de rappel n'entrant en ac- tion que lorsque le mouvement de réglage est en partie effec- tué. La pale est alors retenue dans une position centrale, mais cette position est également stable, parce que les bras de levier ont déjà changé pendant le parcours de l'angle au moment du réglage.
On peut d'ailleurs aussi, au moyen d'un poids dis- tinct soumis à l'action de la force centrifuge et changeant subitement de position lorsqu'une force centrifuge déterminée est dépassée, changer la position de l'une des butées extrê- mes du système régulateur et obtenir ainsi un autre échelon de réglage.
La force de rappel et le cas échéant la force de rappel supplémentaire sont produites de préférence au moyen de ressorts ou d'autres organes élastiques. Le ressort qui produit la force de rappel supplémentaire peut être disposé
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de façon à rencontrer une butée pendant le mouvement de ré- glage et de façon à netre comprimé qu'à l'instant de la ren- contre. Les deux ressorts possèdent une tension initiale.
Les positions extrêmes des pales sont déterminées par des butées dont on peut faire varier la position avanta- geusement à la main et de préférence à partir du siège du pilo- te. En faisant varier la position des butées on peut alors supprimer complètement le réglage automatique, agir à volon- té sur ce réglage ou le remplacer par un réglage non automa- tique actionné à la main.
Les valeurs des grandeurs de régime variables, par exemple de la vitesse de rotation, auxquelles le changement de position a lieu, dépendant de la force de rappel et de. la force de réglage. On peut donc agir sur le réglage en fai- sant varier ces forces. On obtient ce résultat de façon appro- chée par exemple en augmentant ou en diminuant les poids cen- trifuges servant à produire la force de réglage. En outre on peut faire varier la force des ressorts. On peut notamment, par réglage automatique ou à la main, déplacer la butée con- tre laquelle vient porter pour devenir efficace le ressort produisant la force de rappel supplémentaire. En outre on peut agir sur la force de rappel supplémentaire en faisant varier la tension du ressort.
Les butées extrêmes du régulateur ou les butées centrales qui déterminent l'instant où une force de rappel supplémentaire devient efficace, ainsi que les tensions de ressorts ou d'autres organes qui influent sur le fonctionne- ment du régulateur, peuvent subir un réglage à la main ou un réglage automatique produit par exemple par la pression d'air extérieureou par d'autres grandeurs dépendant par exemple de l'altitude. On peut aussi, par exemple, rendre ces dispo-
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sitifs dépendants de la pression d'un compresseur servant à augmenter la charge du moteur. Enfin on peut aussi les commander en fonction du couple agissant sur l'arbre du pro- pulseur ou en fonction de la force de propulsion axiale du propulseur.
L'invention vise en outre à procurer un propulseur à pales à pas automatiquement réglable, dont le pas des pa- les change de manière continue ou par échelons avec l'altitu- de de l'avion. A cet effet on a déjà opéré automatiquement le réglage en fonction de la pression de l'air. Toutefois on obtenait ainsi des dispositifs compliqués, car on n'arrivait à rendre efficaces les différences de pression relativement faibles qu'en employant des cylindres moteurs ou des boî- tiers à membrane de grandes dimensions. Malgré les poids élevés requis pour ces dispositifs on obtient néanmoins des régulateurs qui sont peu sensibles et qui en outre produi- sent des forces de réglage relativement petites. Suivant l'invention, on règle le pas de pales du propulseur en fonc- tion de la température.
Comme on le sait, la température varie suivant une loi plus ou moins déterminée en fonction de l'altitude. Certains écarts de la loi théorique n'empêchent pas d'utiliser ce phénomène à la fin indiquée, car ils res- tent en-deçà des limites de précision exigées pour un régu- lateur agissant sur le pas des pales. Par contre, on obtient des avantages considérables au point de vue de la sûreté de fonctionnement et de la simplicité de construction.
Comme on le sait la dilatation ou la contraction thermique des corps se produit avec une très grande force.
Un élément de réglage actionné par les variations de tempé- rature peut donc être de très faibles dimensions et cepen- dant avoir un fonctionnement sur.
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L'exécution pratique peut être obtenue de diverses manières. Par exemple on peut employer directement pour le réglage la variation linéaire d'un organe de réglage métalli- que qui a par exemple la forme d'une biellette attaquant les pales pivotantes et dont l'autre extrémité est articulée en un point de pivotement fixe. Eventuellement on peut interca- ler des transmissions quand la variation linéaire est trop faible pour être utilisée directement. Mais on peut aussi, notamment,faire agir sur un piston la variation de volume d'un liquide, car il est possible d'obtenir au moyen d'une transmission hydraulique des courses de réglage relativement longues.
Au lieu de faire fonctionner le régulateur thermi- que en fonction de la température de l'air extérieur, ori peut aussi employer des sources de chaleur spéciales pour action- ner le régulateur, en produisant à l'aide d'une pareille source de chaleur le degré d'échauffement ou de refroidisse- ment voulu soit à la main, c'est-à-dire au gré du pilote, soit encore automatiquement. Le réglage à l'aide d'une source de chaleur à effet variable fournit le moyen d'exercer une influence sur un dispositif rotatif, c'est-à-dire sur les pales du propulseur. En effet, il est possible, d'une manié- re simple, de soumettre continuellement un organe rotatif à l'action variable d'une source de chaleur.
Par suite, on peut omettre le mécanisme, généralement compliqué, à organes glissant ou roulant les uns sur les autres, requis jusqu'à présent pour influer sur le dispositif tournant avec le pro- pulseur, et on fait ainsi disparaître les dérangements dus au calage ou à l'usure de ces organes mécaniques.
On peut par exemple exposer l'organe de réglage dé- pendant de la température, en particulier un récipient dont
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le remplissage liquide se dilate et se contracte lors de variations de température et provoque un changement du pas des pales, à la température des gaz d'échappement du moteur, de l'air préchauffé par le moteur, de l'eau de refroidisse- ment ou de l'huile, en rendant variable le degré d'influence de ces sources de chaleur sur l'organe de réglage sensible à la température. Mais on peut aussi faire agir sur l'organe de réglage sensible à la température une chaleur produite électriquement, ce qui procure un moyen de réglage simple mais par contre exige l'emploi de bagues de frottement.
Quand on attache beaucoup d'importance à un réglage rapide lors d'une variation de température de l'air exté- rieur ou d'une source de chaleur spéciale, on peut prévoir suivant l'invention des moyens qui diminuent la durée du ré- glage lors d'une variation du degré de chauffage, c'est-à- dire réduisent la constante de temps thermique de l'organe de réglage dépendant de la température. Ceci peut être obte- nu simplement, par exemple, en faisant subir à l'organe de réglage, outre l'effet de chauffage, l'effet d'un refroidis- sement énergique.- En effet on sait que la constante de temps d'un corps auquel on fournit de la chaleur, c'est-à-dire la durée après laquelle il atteint pratiquement la température définitive,est réduite quand on prend soin d'évacuer la chaleur le plus rapidement possible.
Il est vrai qu'on aug- mente ainsi la quantité de chaleur d'apport requise pour obtenir une température déterminée, mais en l'occurrence il n'en résulte aucun inconvénient, car on dispose d'une quanti- té de chaleur suffisante, notamment quand on emploie pour le chauffage les gaz d'échappement.
On peut donc exécuter pratiquement le dispositif en envoyant en même temps de l'air de refroidissement à l'organe
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de réglage soumis par exemple à l'action des gaz de chauffa- ge ou chauffé autrement, le courant d'air de refroidissement se maintenant même quand le chauffage est interrompu. On donne avantageusement à l'organe de réglage une grande sur- face en le munissant par exemple d'ailettes de refroidisse- ment.
On peut encore diminuer la constante de temps en interrompant le refroidissement quand on met en action le chauffage. Par exemple, on monte dans la conduite amenant l'air froid une soupape d'étranglement reliée positivement à l'organe réglant le chauffage.
Dans les formes d'exécution précédentes le disposi- tif de réglage thermique peut agir directement sur les pales de manière que, par exemple dans le cas d'une commande dé- pendant de la température de l'air extérieur., on obtienne un réglage continu lors d'une variation de température. Toute- fois on peut aussi combiner avantageusement ce dispositif au dispositif de réglage décrit au commencement de la descrip- tion, dans lequel le changement de pas des pales est opéré par échelons, en commandant au moyen de l'organe de réglage thermique l'une ou l'autre des parties du dispositif qui influent sur le réglage par échelons. On peut notamment ré- gler thermiquement la position d'une butée extrême ou en- core la butée provoquant l'action d'une force de rappel supplémentaire.
Il est notamment possible de modifier par des moyens thermiques la tension du ressort, car précisément le réglage thermique fournit des forces qui suffisent à cet te fin. On peut ne faire dépendre le réglage thermique que de la température de l'air extérieur ou encore l'influencer par une source de chaleur supplémentaire. On peut en particulier agir sur la force de rappel supplémentaire en faisant variez
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la tension du ressort. On peut aussi faire en sorte que ces variations aient lieu automatiquement, pour les avions d'al- titude par exemple au moyen d'un dispositif dépendant de la pression extérieure de l'air, de la pression d'un compresseur assurant la charge du moteur, ou de variations du couple sur l'arbre ou de l'effort de poussée axiale.
Quelques exemples de réalisation de l'invention sont représentés dans les dessins annexés :
Fig. 1 en est une vue schématique,
Fig. 2 est un diagramme,
Fig. 3 est une coupe longitudinale passant par le moyeu d'une hélice réglable, la deuxième moitié, qui est sy- métrique, étant supprimée.
Fig. 4 est une vue de profil du moyeu de Fig. 3, partie en coupe,
Fig. 5 est une vue d'un dispositif destiné à être combiné avec celui de Figs. 3, 4 et 5 et servant à faire va- rier la position des butées,
Fig. 6 est une vue d'ensemble,
Fig. 7 est une vue semblable à Fig. 3, mais repré- sentant une variante,
Fig. 8 est une vue d'un dispositif de mesure,
Fig. 9 est une coupe par la ligne 9-9 de Fig. 1.
Fig. 10 est une vue schématique montrant le principe d'un réglage thermique,
Fig. 11 est une coupe longitudinale d'une forme d'exécution d'un organe de réglage thermique, choisie comme exemple,
Fig. 12 montre une forme d'exécution dans laquelle l'organe de réglage thermique influe sur une des butées ex- trêmes d'un propulseur ou hélice à pas réglable en substance comme sur la Fig. 1.
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Fig. 13 montre une variante d'exécution dans la- quelle les deux butées extrêmes sont influencées par un or- gane de réglage thermique.
Fig. 14 montre une forme d'exécution où le chauffa- ge de l'organe de réglage thermique est opéré au moyen d'une source de chaleur spéciale, et
Fig. 15 représente une forme d'exécution d'un dispo sitif pour diminuer la constante de temps thermique de l'or- gane de réglage.
Fig. 1 est une coupe transversale schématique d'une pale 1 d'une hélice aérienne tournant autour de l'axe 2,2 (axe du moteur). Pour que le pas puisse varier, la pale 1 peut tourner autour de l'axe 3, qui est figuré par un'point en Fig. 1. Fig. 1 montre les deux positions que peut prendre la pale 1. La position indiquée en traits pleins correspond à un pas plus petit que celui de la position indiquée en traits interrompus. La pale est solidaire d'un bras 4 qui porte à son extrémité extérieure un poids 5 soumis à l'ac- tion dé la force centrifuge, qui est indiquée par une flé- che C dans le dessin.
A l'extrémité extérieure du bras 4 est articulée sur un axe 6 une biellette 7 sur laquelle est arti culé, d'autre part, au moyen d'un axe 8, un poinçon 9 portant des collets de butée 10 et 11 et soumis à l'action d'ur ressort hélicoïdal 12. Dans la position représentée le colle 11 s'appuie sur le corps fixe du moyeu, tandis que le collet 10 peut venir buter sur un anneau 13 que l'on considérera provisoirement comme étant fixe.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Au repos la force centrifuge C est nulle. L'effort exerce par le ressort fait prendre à la pale la position re- présentée en traits pleins etjdans laquelle le pas est petit,
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jusqu'à ce que le collet 11 vienne buter sur le corps 13 du moyeu. Lorsque l'hélice commence à tourner, la force C agit sur le poids 5 et tend à s'opposer à la force F du ressort.
Lorsque la force C a atteint une valeur qui annulle celle du ressort, le poids 5 et par suite aussi la pale 1 sont amenés en tournant autour de l'axe 3, à la position indiquée en traits interrompus et dans laquelle le pas est plus grand, ce mouvement continuant jusqu'à ce que le collet 10 du poin- çon 9 vienne buter sur l'anneau 13. En même temps la force du ressort augmente, parce que ce ressort se trouve comprimé.
Toutefois, ceci n'a aucune influence sur le réglage, parce qu'en même temps le bras de levier par lequel la force du ressort attaque la pale diminue dans une plus forte mesure.
En effet, dans la position primitive, la force du ressort dispose d'un bras de levier de longueur 1 mais dans la deuxiè- me position elle ne dispose plus que d'un bras de levier de la longueur l', parce qu'en même temps que le bras 4 pivote, la biellette 7 change sa position angulaire par rapport à l'axe 2, 2. D'ailleurs la force centrifuge C augmente en même temps que le poids 5 change de position, à cause de l'augmen- tation du rayon.
Les conditions sont représentées en détail dans le diagramme Fig. 2, les moments Mf exercés par la force F du ressort et les momentsMz exercés par la force centrifuge C étant portés en ordonnées au-dessus de la vitesse n de l'hé- lice.
On supposera que les pales de l'hélice se trouvent d'abord dans la position dans laquelle le pas est petit. La force centrifuge augmente alors avec la vitesse n suivant la courbe I. Le moment produit par le ressort dans cette posi- Ation a la valeur Mf1' qui ne dépend pas de la vitesse. Lors-
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que les moments exercés par le ressort et la force centrifuge deviennent égaux entre eux au point A, le changement de position des pales a lieu.
Le moment du ressort est d'abord réduit à la valeur Mf2 par suite du raccourcissement du bras de levier qui passe de 1 à 1', tandis que la force centrifu- ge augmente en même temps par suite de l'augmentation du rayon, qui passe de r à r' (Fig. 1) ce qui fait que c'est maintenant la courbe II qui est valable pour les variations du moment centrifuge. Si la vitesse augmente au-dessus de la valeur qui correspond au point A, la pale reste naturellement dans la position correspondant au pas le plus grand. Il en est de même lorsque la vitesse diminue.
Le changement dé po- sition n'a pas lieu déjà lorsque la vitesse atteint de hou- veau la valeur correspondant au point A, elle n'a lieu que lorsque le moment centrifuge Mz2 est descendu jusqu'à la va- leur du moment réduit Mf2 du ressort. En Fig. 2 le point B correspond au rappel de la pale à la position dans laquelle le pas est le plus petit. Si la vitesse augmente maintenant de nouveau, en partant du point B sur la courbe I, le chan- gement de position a lieu au point A, de la façon décrite.
Dans les deux positions la pale est toujours en équilibre stable, parce qu'il faut des forces de grandeur finie pour la faire sortir de sa position. Ceci constitue l'une des différences essentielles entre l'hélice aérienne conforme à l'invention et les hélices aériennes connues à pas variable, qui fonctionnent avec un réglage continuel, c'est-à-dire dont la pale se trouve aussi toujours en équi- libre indifférent, des forces infiniment petites suffisant pour la faire sortir de sà position.
Le cours proprement dit des opérations de réglage en fonction de la vitesse, tel qu'il résulte de Fig. 2, cor-
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respond entièrement aux exigences de la pratique, partielle- ment plus que le réglage continuel connu, ainsi que cela ré- sulte des considérations suivantes.
Pendant le vol ascendant,qui suit le départ, l'hé- lice tourne à une vitesse relativement petite, inférieure à la valeur qui correspond au point A. L'hélice se trouve donc dans la position dans laquelle le pas est petit, position qui correspond au vol ascendant. Lorsque l'avion passe au vol horizontal après avoir atteint l'altitude voulue, la vitesse augmente au-delà du point A par suite de la diminution des résistances. Lorsque le point A est dépassé, la position des pales change, ce qui correspond aux exigences du valide vi- tesse. Au moment où il passe au vol courant, le pilote peut maintenant étrangler le moteur, ce qui fait que la vitesse baisse encore une fois un peu, sans que la position des pa- les correspondant au vol de vitesse soit modifiée.
En effet, le changement de position n'aurait lieu qu'au point B, et le pilote dispose par conséquent, pour le vol à étranglement, de toute la gamme de vitesses comprise entre les points A et
B. Ce n'est que lorsque la vitesse tombe au-dessous de la va- leur correspondant au point B, par exemple lorsque le pilote se dispose à atterrir et qu'il étrangle presque complètement le moteur, que les pales reprennent la position initiale dans laquelle le pas est petit, c'est-à-dire la position dans la- quelle elles sont prêtes pour un nouveau départ ou pour un nouveau passage au vol ascendant si l'atterrissage est manqué.
En pratique les deux pales, qui pivotent dans des sens opposés autour de l'axe 3, 3, sont fixées d'une façon appropriée quelconque, par exemple à peu près comme le mon- trent Figs. 3 et 4, dans un coussinet divisé 14 tournant sur des :roulements à billes 15 dans le corps 13 du moyeu. Cha-
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que coussinet 14 comporte un anneau 16 qui en fait le tour et qui est relié à un bras 17 saillant latéralement, bras à l'extrémité extérieure duquel le poids 5 est monté et la biel- lette 7 articulée. Un poids particulier est souvent inutile, parce que la masse excentrique du bras 17 produit un moment centrifuge assez grand. D'autre part, on peut fixer au bras 15 ou au poids 5 des poids supplémentaires 18 pour donner une autre caractéristique au régulateur.
Un coussinet 20, que les deux biellettes 7 attaquent symétriquement dans les oeilletons 21, coulisse longitudinalement dans une perfora- tion 19 qui traverse le corps 13 du moyeu. A l'intérieur du coussinet 20 se trouve un ressort hélicoïdal 22 qui s'appuie d'une part sur un appendice 23 du coussinet, et d'autre part., sur un rebord 24 dirigé vers l'intérieur et se trouvant à l'extrémité de la perforation 19. Ce ressort tend à déplacer le coussinet 20 vers la gauche en Fig. 3. Il correspond en principe au ressort 10 de Fig. 1 de telle sorte qu'il tend à amener les pales 1 à la position indiquée en traits pleins et dans laquelle le pas est petit.
Si la force centrifuge dépasse une valeur déterminée, les deux contrepoids 5 chan- gent de position et amènent ainsi les pales, en surmontant la force du ressort 22, à la position correspondant au pas le plus grand, position qui est indiquée en traits mixtes en Fig. 3.
A l'intérieur d'une perforation 25 latérale à la perforation 19 coulisse un piston 26, qu'une tige 27 rend solidaire de l'un, 81, des oeilletons du coussinet 20. Le mou- vement du piston est limité par les coussinets 28, 29.. qui sont montés dans la perforation 25. Les chambres latérales au piston 26 peuvent être remplies d'huile. Le piston 26 com- porte une perforation longitudinale 30 à travers laquelle
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l'huile passe pendant le déplacement du piston. Le dispositif joue le rôle d'amortisseur. Les coussinets 28, 29 peuvent être réglables, ce qui permet de faire varier la course du piston et par conséquent l'angle de réglage.
L'appendice 23 peut être solidaire du coussinet 20.
Toutefois, si l'on veut faire varier la tension du ressort d'une façon simple, on peut donner à l'appendice 23, comme l'indique Fig. 3, la forme d'un anneau qui, en raison d'une glissière à rainure 31, peut coulisser mais non tourner dans le coussinet 20. L'anneau 23 est monté sur un coussinet 33 portant un pas de vis 32, ce coussinet 33 sortant du coussi- net 20 et pouvant tourner, mais non coulisser. On peut dé- placer le coussinet 33 à la main en enfonçant une clef dans des trous 34. L'anneau 23 change alors de position en faisant varier la tension du ressort dans le sens de l'axe.
A l'intérieur du coussinet 20 se trouve une tige creuse 35 qu'un roulement à billes 36 relie au coussinet 20 de telle sorte que cette tige participe au mouvement axial du coussinet, sans participer toutefois à la rotation autour de l'axe 2-2 du moteur. La tige 35 est reliées de façon ap- propriée à un dispositif qui, comme l'indique Fig. 6, est monté au poste du pilote et sert à régler la course et les positions des pales. Ce dispositif peut avoir la forme indi- quée en fig. 5. La tige 35 ou un arbre 35' qui en est soli- daire traverse un coussinet 37 dans lequel deux douilles 39 et 40 peuvent tourner sur le pas de vis 38. La douille 39 est reliée à l'arbre 35' par une rainure et une languette 41 de façon à participer à la rotation de cet arbre, sans pouvoir coulisser sur lui.
A l'une de ses extrémités, celle qui fait face à l'extrémité libre de l'arbre 35', sa perforation est un peu agrandie en 42 de façon qu'un collet 43 porté par
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l'arbre 35' puisse entrer en partie dans le coussinet 39. Le mouvement axial du coussinet 39 pendant sa rotation dans le pas de vis du coussinet¯38 est limité par une butée 44 d'une part, et par la tranche du coussinet 40, d'autre part. A l'extrémité libre de l'arbre 35' se trouve une manivelle 45 qui peut tourner librement et qui porte, de chaque côté de son noyeu 46, des griffes 47 et 48 engagées dans des griffes correspondantes 49 portées par l'extrémité de l'arbre 35' et par l'extrémité de la douille 40, qui sort en partie du coussinet 37.
Cette douille ou ce coussinet 40 comporte, com- me le coussinet 39, une perforation agrandie dans laquelle peut s'engager le collet 43. Les tranches intérieures 50 et
51 des coussinets 39, 40 servent de butées pour le mouve- ment axial de l'arbre 35' qui, étant solidaire de la douille
20, correspond au mouvement pivotant des pales. La manivelle
45 permet de déplacer à volonté les coussinets 39 et 40, c'est-à-dire de faire varier à volonté la position des butée extrêmes limitant le mouvement pivotant des pales. En effet, si l'on fait tourner la manivelle 45 lorsqu'elle se trouve dans la position indiquée, position dans laquelle les grif- fes 48 et 49 engrènent entre elles, la douille 40 se visse dans le coussinet 37 ou se dévisse hors de ce coussinet.
Si l'on déplace la manivelle 45 sur le bout 52 de l'arbre 35', de façon que les griffes 47 et 49 engrènent entre elles, et si l'on fait tourner ensuite cette manivelle, l'arbre 35' est entraîné et avec lui la douille 39, ce qui fait que cell ci se déplace axialement.
Le dispositif représenté en Fig. 5 permet non seu- lement de faire varier à volonté les positions extrêmes des pales, mais aussi de supprimer complètement le réglage auto- matique en vissant les deux douilles 39 -et 40 l'une vers
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l'autre, de façon qu'elles s'appliquent toutes les deux en même temps sur le collet 45. On peut choisir à volonté la position qui est ainsi fixée,c'est-à-dire donner un pas quelconque aux pales, à la main.
Alors que le dispositif représenté en Fig. 5 permet de faire varier à volonté l'angle du pas dans les deux posi- tions extrêmes, on peut, en faisant varier la tension du ressort, déterminer librement pour la vitesse les valeurs aux- quelles le changement de position devra avoir lieu dans cha- que cas.
Enfin,on peut aussi établir le dispositif de telle sorte que les pales puissent occuper, non seulement deux, mais aussi trois ou plus de trois positions, tout en étant en équi- libre stable dans chacune d'elles. A cet effet, on utilise par exemple un ressort supplémentaire qui entre en action lorsque les pales se trouvent dans une position centrale au moment du changement de position, et qui augmente la force du premier ressort dans une mesure déterminée. En Fig. 7, on voit, à l'intérieur du ressort 22 un deuxième ressort hélicoïdal 53 qui s'appuie sur une butée 54 d'une part et sur un disque 55 d'autre part. On supposera d'abord que la butée 54 est soli- daire du coussinet 20. Le disque 55 peut coulisser sur une tige 67 portant une butée d'extrémité 56 solidaire d'un cous- sinet 58 qui porte la butée 54.
Le rebord 24 sur lequel s'ap- puie le ressort 22 se prolonge à l'intérieur assez loin pour que le disque 55 puisse venir buter sur ce rebord.
On supposera que l'hélice se trouve dans la position correspondant au pas le plus petit. Si la vitesse augmente jusqu'à ce que la force centrifuge soit égale à la force du ressort 22, le coussinet 20 se déplace dans la perforation 19, . de la façon décrite, en comprimant le ressort 22. Toutefois,
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avant que le coussinet 20 n'ait parcouru toute sa course, le disque 55 vient buter contre le rebord 24, ce qui fait que la force du ressort, force qui est opposés à la force cen- trifuge, se trouve subitement sensiblement augmentée, du fait que le ressort 53 vient s'ajouter au ressort 22. Ce n'est que lorsque la force centrifuge a encore augmenté d'une quantité déterminée, de façon qu'elle puisse vaincre la force des deux ressorts, qu'il se produit un nouveau déplacement jusqu'à la butée d'extrémité.
L'hélice est encore en équilibre stable dans la po- sition intermédiaire, dans laquelle le ressort 53 ne s'oppose à la force centrifuge, avec le ressort 22, que par sa ten- sion initiale. En effet, une augmentation de la force centri- fuge ne produit un déplacement que lorsqu'une limite détermi- née a été dépassée, et inversement une diminution de la for- ce centrifuge à partir de la valeur à laquelle le changement de position et le passage à la position centrale ont eu lieu, ne provoquerait un retour à la position initiale que lorsque le raccourcissement du bras de levier, raccourcissement qui accompagne le déplacement, aurait été annulé.
On peut régler à volonté l'efficacité du ressort 53 en faisant varier sa tension. Ce réglage peut aussi avoir liet automatiquement, par exemple en fonction de la pression de l'air.
A cet effet, un piston 60 (Fig. 7) se meut concen- triquement au coussinet 20 dans un appendice 59 en forme de cylindre creux. Une tige 62 reliée à ce piston et s'engageant dans une perforation 61 du coussinet 20 empêche le piston de tourner, ce dernier portant en outre une tige 63 à pas de vis allongé 64. Le piston entoure une chambre 65 hermétiquement
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close de toutes parts et remplie d'air à la pression at- mosphérique normale. Si l'avion atteint de grandes altitu- des, la pression atmosphérique extérieure baisse, ce qui fait que le piston 60 est repoussé vers l'extérieur par l'air em- prisonné dans la chambre 65. Le piston occupe donc toujours une position correspondant à la pression de l'air extérieur.
La tige filetée 63 est montée dans un coussinet 58 qui, primitivement, a été supposé solidaire du coussinet 20, mais qui, en réalité, peut tourner par rapport à ce dernier coussinet dans un pas de vis 66 de telle sorte que, lorsque le coussinet 58 tourne, le ressort 53 tourne également avec sa butée 55 et l'axe 57 et se déplace axialement suivant le pas de vis 66. Ceci a donc pour effet de faire varier la dis- tance entre la butée 55 et la butée 24 en forme de rebord.
Lorsque le piston 60 se déplace de la façon décrite suivant la pression de l'air extérieur, la tige filetée à pas allongé 63 qui en est solidaire fait tourner le coussinet 58 et par conséquent varier la distance entre les pièces 24 et
55. Les sens des deux pas de vis 64 et 66 sont tels que, lorsque la pression de l'air extérieur baisse et par consé- quent lorsque le piston 60 se déplace vers l'extérieur, la distance diminue entre la butée 55 et la butée 24. Or, plus cette distance est petite, plus est petite la vitesse à la- quelle le passage de la pale à la position correspondant au pas le plus grand a lieu. Ceci correspond aux exigences de la pratique pour le vol d'altitude.
Le piston coulissant 60 peut être remplacé par une membrane. En outre, au lieu d'un ressort supplémentaire, il peut y en avoir plusieurs, ce qui augmente encore le nombre des échelons.
On peut aussi obtenir d'autre façon la division de toute la gamme de réglage en plusieurs échelons. C'est ce
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que montrent schématiquement les Figs. 1 et 9. Ainsi qu'on l'a dit plus haut, l'anneau 13 sert de butée au collet 10 lorsque la force centrifuge déplace le poinçon 9 vers le bas en comprimant le ressort. On a supposé plus haut que l'annea 13 était fixe. En réalité il est mobile axialement et il com porte extérieurement un pas de vis allongé 80 par lequel il est monté à rotation dans le corps du moyeu. Il est solidair d'un bras 81 portant un poids 82 soumis à l'action de la for ce centrifuge. La force centrifuge qui agit sur ce poids est désignée par C' en Fig. 9.
Un ressort 84 fixé à un point fix 83 et au levier 81 tend à faire tourner l'anneau 13 dans le sens des aiguilles d'une montre en Fig. 9. Lorsque la force centrifuge C' atteint une valeur supérieure à la force du ressort, le poids 82 vient occuper la position indiquée en traits interrompus en Fig. 9.
Le ressort est un peu tendu, mais en même temps le bras de levier sur lequel ce ressort attaque diminue sensi- blement en passant de !!: à b. En conséquence le poids 82 rest dans la nouvelle position avec l'anneau 13 jusqu'à ce que la force centrifuge atteigne une valeur assez basse pour que le moment qu'elle exerce ne soit plus suffisant pour vaincre la force du ressort. L'anneau 13 retourne alors à la position primitive représentée en traits pleins, lorsque la vitesse d@ l'hélice est inférieure, d'une quantité déterminée, à celle @ laquelle le premier changement de position a eu lieu. Des butées 81' limitent le mouvement de l'anneau.
La rotation de l'anneau 13 est accompagnée d'un dé- placement axial tel que la butée du collet 10 change de po- sition. Les dimensions des différentes pièces sont telles, e1 ces pièces sont disposées de façon telle que le poids 82 ne change de position, lorsque la vitesse augmente, que lorsque
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le déplacement du poids 5 avec la biellette 7 et le poinçon
9 a déjà eu lieu, c'est-à-dire lorsque le collet 10 repose sur l'anneau 13. Pendant le déplacement de l'anneau 13 la butée du collet 10 vient occuper une position plus basse et la force centrifuge qui attaque au point 6 fait prendre à la pale une troisième position dans laquelle le pas est encore plus grand que dans la position représentée en traits interrompus en
Fig. 1.
Au lieu de faire en sorte que le régulateur agisse directement sur les pales tournantes, autrement dit au lieu d'utiliser directement la force de réglage, c'est-à-dire la force centrifuge, pour provoquer le réglage des pales, on peut aussi intercaler une force auxiliaire (servo-mécanisme) tel que la source de force auxiliaire soit commandée par le régulateur. On peut donner au régulateur la forme qui a été décrite plus haut, c'est-à-dire qu'il peut contenir des poids centrifuges et des ressorts reliés cinématiquement entre eux de façon à assurer la stabilité du réglage des divers éche- lons.
Lorsque la source de force auxiliaire est une pres- sion d'huile produite par exemple par le moteur, le régula- , teur sert à commander une ou plusieurs soupapes par lesquelles la pression de l'huile est utilisée pour faire varier la posi- tion des pales. On peut par exemple, en utilisant la construc- tion représentée en Fig. 1, relier directement le poids cen- trifuge mobile 5 au corps d'une soupape à pression d'huile.
On obtient ainsi une possibilité simple d'augmenter le nombre des échelons à volonté. En effet on peut monter plusieurs soupapes en combinaison avec des dispositifs d'étran- glement correspondants et munir chaque soupape d'un régula- teur, chacun de ces régulateurs entrant en action à une vitesee
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différente de celle des autres. Les régulateurs peuvent être relativement petits et simples, car il ne faut que de petites forces pour actionner les soupapes. Le dispositif n'est pas représenté en détail dans les dessins, les servo-mécanismes étant connus en soi et leur liaison avec les régulateurs étant évidente.
Si l'on veut utiliser la force de réglage directe- ment,de la façon décrite dans le préambule, pour faire va- rier la position des pales, on peut, au lieu de transmettre la force par des moyens mécaniques, utiliser une transmission hydraulique en accouplant les pales par exemple impérative- ment avec des pistons soumis à une pression d'huile. Ces pistons peuvent être agencés de façon à être soumis à l'ac- tion de la force centrifuge.
Pour obtenir un réglage par échelons on peut alors monter, dans le réservoir d'huile, des soupapes et des soupapes de retenue commandées de façon à ne permettre à l'huile de sortir du cylindre sous l'action des pistons sur lesquels agit la force centrifuge, que lorsque la vitesse monte au-dessus de valeurs déterminées, tandis que d'autres soupapes, par exemple des soupapes de retenue, ne permettent la rentrée de l'huile que lorsque la vitesse atteint une valeur inférieure à celle qui vient d'être men- tionnée.
Le dispositif représenté en Fig. 8 sert à permettre un contrôle précis de la force des ressorts. Ce dispositif est constitué par un tambour 67 rempli d'huile et comportant une membrane 68 et un manomètre 69 monté 'sur la face anté- rieure 70 du coussinet 20. En face de ce tambour se trouve une pièce en U 72 munie d'une vis de pression 71 et fixée de façon appropriée, par exemple aux oeilletons 73 du corps du moyeu. En serrant la vis 71 on peut lire sur le manomètre 69 la valeur de la tension du ressort.
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Les Figs. 10 à 15 montrent des formes d'exécution d'hélices aériennes dont le pas des pales est réglable au moyen de forces thermiques. Dans la vue schématique de la Fig. 10, la pale d'hélice 91 est montée à pivot dans le moyeu 90 et à son pivot est fixé un bras 92. Entre un oeilleton 93 du bras 92 et une saillie 94 du moyeu qui n'intervient pas dans le réglage est monté un organe de réglage thermique 97 à articulations 95 et 96, qui est exécuté de telle sorte que l'écartement entre les articulations 95 et 96 change avec les variations de température. Quand la température décroît l'écartement diminue, de sorte que les pales ont un plus grand pas, tandis que lorsque la température crott l'écarte- ment et, partant, le pas diminuent.
On supposera que l'organe de réglage thermique 97 est soumis à l'action de la tempéra- ture extérieure. Par suite, quand l'altitude augmente le pas des pales du propulseur s'accroît, ce qui correspond aux con- ditions requises pour les propulseurs d'avions pour vols d'altitude.
La Fig. 11 est une coupe d'une forme d'exécution d'un organe de réglage tel qu'on peut l'employer sur la Fig.10.
Dans le cylindre 99 rempli d'un liquide 98, par exemple d'hui- le, est disposée une sorte de tige de piston 100 qui coulisse dans les guides 101. Le cylindre est fermé à une extrémité par un bouchon de caoutchouc 102 qui lors d'un échauffement est à même de céder à la dilatation de l'huile sans glisser, donc en se déformant. La position de dilatation est dessinée sur la Fig. 11 en traits mixtes. La tige 100 et le bouchon de caoutchouc 102 sont rappelés dans la position initiale par un ressort 105 disposé entre un appendice 103 entourant le bouchon et un plateau 105 fixé à la tige 100. Pendant la di- latation l'huile entre par les lumières 106 à l'intérieur du
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guide droit 101..
Le rappel peut aussi être aidé par un poids centri- fuge 108 (Fig. 10) pour éviter qu'une dépression se produise à l'intérieur du cylindre 99.
La Fig. 12 montre un exemple d'exécution dans lequel non pas les pales elles-mêmes changent de pas sous l'action de forces thermiques, mais le mouvement de réglage est in- fluencé par le réglage thermique de la position d'une butée extrême. La pale 91 montée à pivot dans le moyeu 90 est solli- citée par un ressort 107 et un poids centrifuge 108, c'est-à- dire qu'en principe elle est actionnée de la manière indi- quée sur la Fig. 1. L'amplitude du mouvement de la pale est limitée par deux butées 109 et 110. L'organe de réglage ther- mique 97 est monté dans ce cas de manière à régler la posi- tion d'une seule butée extrême, par exemple de la butée su- périeure 110.
Par suite, alors que le mécanisme de réglage proprement dit, constitué par le poids centrifuge 108 et le ressort 107., opère le réglage de la manière décrite ci-dessus en fonction de la vitesse de rotation, le réglage de la posi- tion de la butée opéré par l'organe de réglage thermique 97 fournit une correction supplémentaire qui dépend de la tem- pérature extérieure, c'est-à-dire directement de l'altitude de vol.
Au lieu de régler la position d'une seule butée on peut aussi régler la position des deux butées,. chacune indi- viduellement ou les deux ensemble. Ce dernier moyen est représenté sur la Fig. 13. Les deux butées 111 et 112 sont montées toutes deux sur une pièce de liaison 115 qui à son tour est actionnée par l'organe de réglage 97, de sorte que la course du régulateur reste la même et seule la position angulaire des pales dans les deux positions extrêmes change
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dans la même mesure avec les variations de température.
Pour permettre au pilote d'intervenir dans le fonc- tionnement du régulateur, on peut, comme le montre la Fig. 14, prévoir une source de chaleur spéciale dont l'influence est réglable. Dans l'exemple représenté on utilise la chaleur des gaz d'échappement. A l'extrémité avant du collecteur d'échap- pement 114 du moteur 130 est disposée une tuyère 115 munie d'un clapet d'étranglement 116. En ouvrant le clapet 116 on peut envoyer vers l'avant un jet de gaz d'échappement chauds qui est capté près du propulseur par un anneau collecteur 117 et est amené par un tuyau 119 à l'organe de réglage 97 qui peut être muni d'ailettes de chauffage 120 en vue d'une meil- leure absorption de chaleur.
De cette façon on arrive à régler le pas des pales du propulseur par simple rotation du clapet d'étranglement 116, en faisant varier de différentes quanti- tés l'ouverture de l'étranglement.
Dans la forme d'exécution de la Fig. 15, dont la construction correspond à celle de la Fig. 14, l'organe de réglage 97 est non seulement influencé par un courant de gaz chauds mais on lui envoie encore en même temps de l'air de refroidissement. A cet effet sert par exemple un tuyau 121, débouchant par exemple en regard du tuyau 119, qui d'une ma- nière analogue au tuyau 119 est raccordé à un anneau collec- teur 122 dans lequel débouche une tuyère 124, montée en-des- sous du carénage 123 du moteur, qui est raccordée par un cla- pet d'étranglement 125 à une prise d'air 126 passant à l'ex- térieur et orientée vers l'avant, de sorte que lorsque le cla- pet d'étranglement 125 est ouvert un courant d'air froid pro- duit par le vent de la course est dirigé dans le tuyau 121 et sur l'organe de réglage 97.
Du fait que la chaleur est continuellement soustrai-
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te à l'organe de réglage par le courant d'air de refroidisse- ment, le temps requis pour atteindre l'état définitif se trou ve notablement réduit. Il en est déjà ainsi quand on main- tient continuellement le courant d'air de refroidissement, mente durant que le chauffage est en action, c'est-à-dire quand on omet le clapet d'étranglement 125. On obtient une amélioration encore plus considérable lorsque, en même temps qu'on met en action le courant de chauffage en ouvrant le clapet d'étranglement 116, on interrompt le courant d'air de refroidissement en fermant le clapet d'étranglement 125.
Dans la forme d'exécution représentée cette opération est exécutée au moyen d'un système de leviers 127., 128 qui assure une liai son positive entre les clapets d'étranglement 116, 125. Quand on se dispense du clapet d'étranglement 125 on peut évidem- ment omettre l'anneau collecteur 122 et la tuyère 124 et dérj ver directement le courant d'air de refroidissement d'un alé- sage ménagé dans le carénage 123.
Bien entendu on peut aussi monter l'organe de ré- glage directement dans le courant d'air, c'est-à-dire sans dispositifs d'amenée d'air spéciaux. Par exemple on peut y arriver pratiquement soit en omettant le carénage recouvrant le moyeu soit en le perçant à un endroit approprié pour li- vrer passage à l'air extérieur.
Sur les Figs. 14 et 15 l'organe de réglage peut agi@ sur le pas des pales directement,comme c'est représenté, au moyen d'un système de tringles 129 indiqué schématiquement, ou il peut régler seulement la position des butées extrêmes ou d'un autre organe, par exemple comme sur la Fig. 12 ou 13