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BREVET d'I N V E N T I O N Hélice à pas autmatiquement variable.
Cette invention a pour objet une hélice à pas automatiquement variable et à compensation centrifuge et aérodynamique.
Elle comporte, en combinaison avec un arbre moteur, un carter portant des pales motrices montées à rotation sur lui, relié à l'arbre moteur par l'intermédiaire d'un dispositifde liaison, soumis simultanément au couple moteur transmis, à la force centrifuge, et à la réaction du milieu ambiant sur lui, de façon à faire varier l'écart angulaire entre ltarbre et ce carter
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carter, les pales motrices étant elle-mêmes reliées à. l'arbre moteur de façon telle que leur orientation soit déterminée par cet écart angulaire, dans le but, en déterminant l'incidence des pales motrices à la fois par le couple moteur transmis et par la vitesse de rotation du moteur,
d'assurer à chaque instant le rendement maximum pour l'hélice.
Dans les dessins annexés qui représentent à titre d'exemple de réalisation une forme d'hélice à pas variable suivant l'invention Fig.1 est une vue en élévation avec demi-coupe axiale de l'hélice,
Fig.2 est une vue en bout avec demi-coupe suivant II-II de fig.1, et demi-vue extérieure, le flasque extérieur étant enlevée Fig.3 est une vue longitudinale en coupe axial* du dispositif thermostatique,
Fig.4 est une vue en perspective avec coupe du dispositif amortisseur, et
Fig.5 est une vue extérieure en boni de l'hélice.
Suivant l'invention, le moyeu de l'hélice comporte une fusée 1 pouvant être rendue solidaire de l'arbre moteur non représenté, par exemple par des cannelures 2, Sur cette fusée peut tourner librement, par l'intemédiaire de roulements à billes 3, un carter 4. Dans ce carter sont montées, par l'int e@@édiaire de fourreaux 5, centrés dans le carter par un roulement à galets 6 et prenant appui sur lui par un roulement de butée à rangées radiales de galets 7, les pales motrices 8, en tout nombre voulu, trois dans l'exemple représenté, de l'hélice.
Le fourreau 5 est centré, d'autre part, à l'aide de roulements à aiguilles 9 et à billes 10, sur une tige de guidage 11, solidaire d'un manchon 12 pouvant tourner sur
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sur la surface extérieure de la fusée l. Enfin, chaque fourreau 5 porte une den tue 13, en prise avec une denture 14 de la fusée 1, ces deux dentures reliant chaque pale motrice 8 de l'hélice à la fusée 1.
Sur un prolongement 15 de la fusée est claveté un manchon 16 portant (fig.2) des axes 17, en nombre égal et suivant la même disposition que les pales motrices 8 de l'hélice, sur lesquels prennent appui, avec possibilité de pivotement, des biellettes 18 articulées par un pivot 19 à un levier coudé 20 qui peut lui--même pivoter sur un axe 21 solidaire du carter 4, et dont l'un des bras 22, est établi en forme de palette et présentant un profil hélicoïdal déterminé, de pas de même sens que les pales motrices 8 en marche avant.
On peut voir que si la fusée 1, qui est solidaire de l'arbre moteur, reçoit un déplacement angulaire par rapport au carter 4, d'une part, ce déplacement angulaire entraîne par les dentures 13 et 14 la rotation de chaque pale motrice 8 sur elle-même et, d'autre part, un déplacement angulaire de la palette 22 du levier coudé 20, ce déplacement étant transmis par la biellette 18.
A l'intérieur du prolongement 15 de la fusée 1 est montée solidaire de ce prolongement, et par lui, de l'arbre moteur, le corps extérieur 23 d'un dispositif amortisseur (figs. 1 et 4), qui comporte uae chambre 24 dans laquelle sont ménagées deux cl@isons 25, solidaires du corps extérieur 23. Dans. chacune des demi-chambres ainsi formée-9, peut se déplacer une cloison 26, solidaire d'un axe 27, rel.ié luimême rigidement à un flasque 28 maintenu par les axes 21 de pivotement des leviers 20, cet axe 27 étant, par suite, solidaire du carter 4.
Le
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Le dispositif amortisseur comporte une chambre de réserve de fluide 29 faisant suite à la chambre 24, la communication pouvant avoir lieu. de cette chambre 29 vers la chambre 24 par l'intemédiaire de conduits 30 traversant les cloisons 25 sur chacune desquelles est intercalé un clapet, par exemple à bille 31, la communication étant ainsi autorisée de la chambre 29 à la chambre 24, mais non inversement, de façon à. maintenir pleine de fluide, huile ou autre, la chambre 24.
La communication entre les chambres élémentaires (fig.4) 32, comprise entre l'une des cloisons 25 et la cloison 26, et 33, comprise entre cette cloison 26 et l'autre cloison 25, peut avoir lieu (fig.3) de la manière suivante :
L'axe 27 comporte un orifice longitudinal 34 dans lequel débouchent des orifices 35, 36, qui débouchent- à l'extérieur, respectivement dans les chambres élémentaires 32 et 33. Ces orifices 35 et 36 sont convenablement décalés longitu- dinalemm t l'un par rapport à l'autre et dans l'orifice 34 est ménagé un fourreau 37 splidaire d'une capsule thermontailque 38, cette capsule étant remplie d'une substance telle que son volume diminue lorsque la température augmente, et inversement.
Dans ce fourreau est engagée une soupape conique 39 dont la queue 40 est engagée sur une tige filetée 41 comportant à sa partie extérieure un carré de manoeuvre 42. On conçoit que suivant la position du fourreau 37, la communication sera plus ou moins librement établie entre les orifices 35 et 36.
Lors des déplacements relatifs de l'arbre moteur et du carter 4, les cloisons 26 se déplacent par rapport aux cloisons 25, de sorte que le volume des chambres élémentaires 32 et 33 varie, cette variation entraînant le déplacement de l'huile qu'elles contiennent de l'une vers l'autre, déplace- ment
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tent freiné par le passage par les orifices 35 et 36.
Enfin, un ressort, spiral ou autre, 43 prend appui sur l'axe 27 d'une part, et sur la paroi de la chambre de ré- serve 29, d'autre part, étant ainsi méaagé entre l'arbre moteur et le carter 4.
Le fonctionnement est le suivant :
Le couple du moteur agit sur la fusée 1 et tend à la faire tourner dans le sens de la flèche f en fig.3, le sens de rotation de l'hélice étant par exemple celui de la flèche F. Ce couple moteur agit, d'une part, sur les pales motrices 8 pour les faire tourner sur elles-mêmes et, d'autre part, sur les biellettes 18 et les leviers coudes 20 pour en- traîner le déplacement dès palettes 22 dans le sens inverse de la flèche f1.
Lorsque le moteur tourne, la force centrifuge agit sur les palettes 22, cette force agissant dans le sens de la flèche f2, de sorte que ces palettes se déplacent dans le sens de la flèche il. L'ensemble se trouve en fonctionne- ment en équilibre, sous Inaction des trois forces suivantes qui agissent sur lui : le couple moteur transmis par la fusée 11, le cpuple résistant qui agit sur les pales motrices 8 de l'hélice, les efforts centrifugea et aérodynamique agissant sur les palettes 22.
En effet, ces palettes 22 présentant un profil tel, que l'action aérodynamique exercée sur elles, par suite de leur rotation avec l'ensemble de l'hélice par l'air ambiant, @ varie suivant la position de ces palettes, positiqn qui est elle-même déterminée par la,-vitesse de rotation de l'hélice.
A cet effet, le profil des palettes est tel que pour la vitesse
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vitesse de rotation de régime du moteur à laquelle correspond normalement une vitesse de translation donnée de l'ensemble de l'hélice, l'effort aérodynamique sur les palettes est nul, le pas de ces dernières ayant une valeur donnée.
Si.le moteur tourne plus vite ou phus lentement, la position du centre de gravité des palettes 22 variant par rapport au centre de rotation de l'hélice, par suite de Inaction de la force centrifuge, le pas des palettes varie aussi et par suite l'action aérodynamique de l'air ambiant sur elles, Il en résulte que cette action aérodynamique, se combinant avec la force centrifuge, détermine une compensation des variations de cette force centrifuge, variations dues au déplacement du centre de gravité de chacune des palettes 22 par rapport à l'axe de rotation de l'ensemble de l'hélice.
Lorsque le moteur démarre, le couple moteur détermine une rotation élémentaire de la fusée 1 par rapport au carter 4, qui a pour résultat,agissant sur les biellettes 18 dans le sens de la flèche 1, de ramener les palettes 22 vers le carter, en sens inverse de la flèche f1. En même temps cette rotation élémentaire détermine une rotation sur ellemême de chacune des pales motrices 8, de façon à les amener à la position pour laquelle elles ont une incidence minima: cette position est déterminée par l'entrée en contact des cloisons mobiles 26 avec les cloisons fixes 25 du dispositif amortisseur.
L'ensemble de l'hélice se mettant à tourner, la force centrifuge agit sur chacune des palettes 22, déterminant son déplacement dans le sens de la flèche il, ce déplacement, par les biellettes 18,déterminant,une réduction de ltécart angulaire entre la fusée 1 et le carter 4, par lequel les pales motrices 8 reçoivent une rotation en sens inverse, augmentant
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augmentant progressivement leur incidence, tandis que, d'autre part, le pas de ces palettes qui augmente au fur et à mesure de ce replacement tend à s'opposer au déplacement et effectue une correction déterminée par la construction des pales, du déplacement du carter 4 en:
tenant compte des conditions aéro- dynamiques particulières de l'ensemble, L'augmentation de l'incidence des pales motrices 8 détermine une augmentation du couple résistant sur l'hélice, ce couple augmentant jusqu'à. équilibrer le couple moteur.. au nombre de tours pour lequel la moteur actionnant l'hélice a été établi.
On voit quten déterminant judicieusement le poids ainsi que le pas des palettes 22, on peut faire en sorte que pour un nombre de tours déterminé, la force centrifuge agissant sur ces palettes, .fasse équilibre à l'action du couple moteur,
Si, pour une raison quelconque, et pour une vitesse donnée du moteur, le couple résistant diminue (variations de l'altitude à laquelle fonctionne l'hélice,) le moteur tend à augmenter de vitesse, cette augmentation de vitesse entraînant un déplacement des palettes 22 qui augmente l'angle d'incidence des pales motrices 8 et,,par suite, le couple résistant, qui est ainsi ramené à sa valeur primitive.
La forme des palettes 22 permet, d'autre part, d'obtenir une meilleure correction et un meilleur ajustement du pas de l'hélice aux conditions de vol à un moment déterminé. En effet, étant donnée la variation de l'effort correcteur due à la réaction de l'air ambiant sur les palettes, cet effort étant de sens contraire à celui dû à la force centrifuge pour les faibles vitesses, nul pour une vitesse donnée, et de même sens que la force centrifuge- pour les vitesses élevées, il résulte qu'aux basses vitesses de rotation, l'incidence des pales motrices aura moins tendance à
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@ augmenter et, par suite, au démarrage, le moteur sera moins freiné, ayant ainsi une vitesse légèrement supérieure à sa vitesse de régime.
Le véhicule actionné par l'hélice, tel qutun avion, pourra donc plus facilement décoller et s'élevera également m@eux. Pour la vitesse de régime du moteur, l'effort correcteur aérodynamique est nul. Au contraire, pour les vitesses plus élevées que le régime normal, cet effort correcteur s'ajoute à la force centrifuge, le pas de l'hélice s'en trouvant augmenta, ce qui diminue légèrement le nombre de tours du moteur et pemet ainsi un meilleur rendement de l'ensemble.
La présence du dispositif amortisseur permet dtabsorber les à-coups qui peuvent se produire lors de la variation du régime entre l'arbre moteur et l'hélice.
En outre, la présence du dispositif thermostatique constitué par une capsule 38 et une soupape conique 39, permet de pallier aux variations de viscosité de l'huile contenue dans les chambres élémentaires 32 et 33 avec les différences de température.
En outre, la présence du ressort 43, ménagé entre l'arbre moteur et le carter 4, permet en: vol, avec l'aide de l'action du vent sur l'hélice, lorsqu'aucune action du moteur n'a lien: sur l'hélice, de moteur étant arrêta ou pour toute autre cause, d'amener les pales motrices 8 dans le lit du vent, en réduisant ainsi au minimum la traîne de l'hélice correspondante.
Dans l'hélice décrite, les pales motrices 8 peuvent subir une rotation sur elles-mêmes de 90 , maie ce déplacement angulaire pourrait être tout autre désiré. En outre, le dispositif thermostatique utilisé, pourrait être également autre que celui décrit.
L'invention
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L'invention s'applique aux hélices aériennes ou autres et pour toutes Utilisations.
REVENDICATIONS.
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