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propulseur à roue à ailettes.
Les propulseurs à cyclolde connus sous le nom de propulseurs Voith-Schneider fonctionnent comme des rotors rapides, c'est à dire que la vitesse de rotation des ai- lettes sur le cercle décrit par les ailettes est plus gran- de pour chaque état de fonctionnement que la vitesse de marche. Les ailettes du rotor rapide décrivent alors en fonctionnement une cycloïde allongée ou entortillée,et . remplissent la condition que dans la vue de dessus les nor- males aux ailettes (les normales au profil) se coupent en un point situé à l'intérieur du cercle des ailettes ou dans une région de points.
Le pas du rotor rapide H formule dans laquellé
D.
H = la progression par tour de la roue et D le diamètre du cercle des ailettes, peut être modifié, comme on le sait, par déplacement du centre de commande, depuis les valeurs plus petites que 1 jusqu'à, zéro et par déplacement du centre de commande en passant par zéro vers des valeurs négatives de 0 à -1, c'est à, dire que pour un même sens de rotation de la machine de commande, la direction d'écoulement peut
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être renversée,
C'est dans cette possibilité du renversement sans choc que réside la supériorité du rotor rapide par exemple en comparaison du rotor mayen également connu (propulseur Kirsten) dans lequel le pas est toujours invariablement égal à 1.
Un renversement n'est possible dans le rotor moyen, dont les ailettes décrivent à l'état exempt de glisseront une cycloïde commune ou étendue, que par le fait que le point d'intersection des normales est tourné de 180 sur le cercle des ailettes. Il faut donc parcourir ici pour le renversement toutes les positions des rames entre 0 et 180 , ce qui ne peut être obtenu sans choc la.( téral.
Pour le troisième groupe des propulseurs à cycloïde, les rotors lents, dont les ailettes décrivent à l'état sans glissement une cycloïde raccourcie, il n'y a eu jusqu'à présent aucune possibilité de renverser la direction de l'écoulement produit par le propulseur sans renverser la marche de la machine de commande à moins que ce soit par rotation comme dans les propulseurs Kirsten.
Le moyen connu dans le cas du rotor rapide (propulseur Voith-Schneider), savoir le déplacement du point d'intersection des normales vers le milieu du propulseur et au-delà jusqu'à l'autre côté, n'est pas utilisable dans le cas du rotor lent, car dans ce cas le point dtintersedtion des normales se trouve toujours en dehors de la roue à ailettes et parce que dans le cas du rotor lent on ne peut s'approcher avec le point d'intersection des normales du cercle des ailettes et par conséquent de la valeur de pas 1 à partir de plus grandes valeurs que dans la même mesure que dans le rotor rapide à partir de plus petites valeurs.
Il est donc tout aussi peu possible dans le rotor lent, en considération de l'élévation des forces d'inertie, d'établir la valeur 1 et de plus petites valeurs que dans le rotor rapide la valeur 1 et de
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plus grandes valeurs. Comme dans le cas du rotor lent le point d'intersection des normales ne peut pas être amené à l'intérieur du cercle des ailettes, il n'est pas possible non plus de l'amener en passant par zéro à des valeurs de pas négative. La direction d'écoulement peut au contraire être renversée par déplacement du point de commande par # # vers des valeurs de pas négatives.
Cette constatation a été faite depuis longtemps sans qu'on ait pu indiquer jusqu'à présent une voie pour réaliser cette inversion de la direction du vecteur de point conducteur.
La présente invention montre qu'il est possible de résoudre ce problème et indique une solution simple.
Elle part du fait que les ailettes d'un rotor lent exécutent en fonctionnement une rotation isochrone. La rotation isochrone peut par exemple être produite par le fait qu'on superpose une rotation synchrone, soit un plein tour de l'ailette autour de son axe pendant une rotation de la roue, en sens inverse du sens de rotation de: .la roue, et une oscillation. L'oscillation correspond alors en principe à l'oscillation qui est effectuée par les ailettes d'un rotor rapide. La position d'une ailette du rotor lent qui est éloignée de @ degrés de la position de départ tangentielle, peut donc être atteinte par une rotation de l'ai.lette de @ degrés en sens inverse de la rotation de la roue et par uh pivotement simultané de l'ailette dans l'une ou l'autre direction d'une amplitude déterminée.
La présente invention réside dans cette constatation que, pour chaque rotor lent, on peut indiquer un rotor rapide qui, dans les mêmes conditions du cercle des ailettes, présente les mêmes déviations d'oscillation de ses ailettes autour de la tangente au cercle des ailettes, qui doivent être superposées à une rotation synchrone d'ailettes pour obtenir le mouvement des ailettes d'un rotor lent, et dans l'in-
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dication précise du rapport dans lequel se trouve le pas du rotor rapide en corrélation avec le pas du rotor lent, ainsi que dans la déduction pour la conformation du dispositif de commande du rotor lent de telle manière que ce dernier soit en état d'inverser la direction d'écoulement pour une direction de rotation restant la même,
Un propulseur à roue à ailettes constitué en rotor lent,
c'est à dire avec des ailettes tournant de façon isochrone par rapport au corps de roue pendant le fonctionnement, est caractérisé, suivant la présente invention, par le fait que le mécanisme pour la production de l'oscillation est établi de telle manière que son centre de commande est dépla- çable dans la direction diamétrale en passant par le centre du cercle des ailettes.
Il est vrai qu'il a déjà été proposé de produire le mouvement des aubes d'un rotor lent prévu pour la commande d'avions, par le fait qu'à une rotation des aubes uniforme produite par un mécanisme à roues, une oscillation est superposée.
Suivant une proposition, l'oscillation est commandable de telle manière que le pas du rotor lent peut être modifié de valeurs plus grandes que 1 jusqu'à # La constatation indiquée plus haut contenant la corrélation entre le mécanisme cinématique produisant l'oscillation et la possibilité de commande du rotor lent manquent dans cette publication antérieure et pour cette raison le mécanisme cinématique prévu dans celle-ci pour la production des oscillations n'est pas établi de telle manière que son centre de commande pourrait être déplacé en passant par le centre de la roue et que par oonséquent la direction de l'écoulement pourrait être renversée.
L'invention a été expliquée ci-après à l'aide de figures et en outre, on a décrit une possibilité,-de réalisation représentée dans ses caractéristiques fondamentales.
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On a représenté à la fig, 1 le cercle des ailettes K d'un propulseur à cycloïde comportant un point d'intersec- tion NL des normales situé en dehors du cercle des ailettes, c'est dire d'un rotor lent six ailettes F1-F6. Le sens de rotation est représenté par la flèche P et l'axe du pro- pulseur par le centre 0. Les ailettes répondent à la loi que les normales f1-f6 élevées sur les ailettes aux axes de ro- tation de celles-si se coupent au point NL situé dans le pro- longement du diamètre transversal. Si les ailettes partant de la position -.tangentielle au point du cercle @ =0 , exécutaient une rotation synchrone par rapport à la vitesse de circulation autour du centre de la roue mais dirigée en sens opposé, les ailettes prendraient les positions repré- sentées en traits interrompus.
La figure montre que ,les ai- lettes qui, lors de cette rotation synchrone, restent dans toutes les positions parallèles à la direction de marche, font par exemple que dans la position ¯$' 60 par rapport , à la tangente au cercle un angle de 60 , pour 120 , elles font un angle de 120 .
Les positions correctes des au- bes F1-F6 s'obtiennent à partir de la position supposée (représentées en traits interrompus) dans la moitié de roue antérieure (supérieure) par rotation en arrière et dans la moitié de roue postérieure (inférieure) par continuation de la rotation d'une amplitude variable ± . Comme d'après ce qui précède l'oscillation des ailettes du rotor lent au- tour d'une droite restant parallèle à la direction de marche correspond exactement à l'oscillation que les ailettes d'un rotor rapide exécutent autour de la tangente tournante au cercle, on peut déterminer quel pas ce rotor rapide devrait avoir pour produire par exemple à l'endroit périphérique # = 60 le même angle d'oscillation # .
Pour la détermination de ce pas, on part de ce fait que l'angle d'oscillation d'une ailette de rotor rapide est
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égal, en tous les points du cercle dès ailettes, à l'angle que la normale à l'ailette fait avec le rayon passant par l'axe de rotation de l'ailette. On porte par conséquent à la fig, 2 potrr le rayon r par l'axe de l'ailette F2 l'an- gle et l'on obtient le point d'intersection NS des normales fS aux ailettes avec le diamètre transversal et par conséquent le pas a que doit avoir le dispositif cinématique du rotor rapide qui produit la même oscillation que celle qui doit être superposée à la rotation synchrone dirigée en sens opposé au sens de rotation du propulseur mais de même vitesse angulaire, d'une ailette,
pour qu'on obtienne la rotation isochrone de l'ailette d'un rotor lent avec le pas A. A titre de comparaison et pour faciliter la compréhension, on a représenté à la fig. 2 la position de l'ailette d'un rotor rapide correspondant pour - 60 , en pointillé, et on a dessiné en traits fins la tangente au cercle en ce point, La tangente et l'ailette font l'angle entre elles, Comme onle voit, l'angle E se produit également en NL entre la normale de l'ailette de rotor lent F2 et la direction du diamètre transversal, d'où il résulte que les normales aux ailettes du rotor lent exécutent la même oscillation autour de la direction du diamètre transversal que les ailettes mêmes autour d'une direction perpendiculaire à celles-ci.
On voit que les deux triangles formés par fL, A et r d'une part et fS, r et a d'autre part sont semblables, car-ils ont un angle commun et un angle égal. De cette similitude des triangles,on peut tirer la relation suivante
A :r = r:a ou a.A = r2 ou en mots : la distance du point d'intersection NS des normales aux ailettes du rotor rapide à l'intérieur du cercle des ailettes K par rapport au centre 0 de celui-ci, multipliée par la distance du point d'intersection NL des normales aux aubes du rotor lent est égale au carré du rayon du cercle
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des aubes. On peut tirer de même des triangles de vitesse que le produit de la vitesse de marche v@du rotor rapide 'et de la vitesse de marche V du rotor lent est égal au carré de la vitesse périphérique u, c'est à dire que v.V=u2.
Cette considération montre que, pour une .même vitesse périphérique d'un rotor lent et d'un rotor rapide à comparer au premier, le rotor lent reçoit la plus grande vitesse.
La discussion de cette formule donne qu'à a positif est conjugué un A positif et à. un a négatif un A négatif, et qu'à une valeur de a = 0 correspond pour A une valeur de # # Par le changement 'de a de valeurs positives par zéro vers de valeurs négatives, on peut par conséquent faire varier le pas A des valeurs positives par vers des valeurs négatives.
Cette constatation formant une caractéristique essentielle de l'invention, montre donc que par déplacement du centre de commande du dispositif produisant la composante d'oscillation de larotation isochrone des ailettes du rotor lent jusqu'au-delà de zéro, le rotor lent peut renverser sa direction d'écoulement et cela par changement du pas par + et - vers des valeurs de pas négatives.
Suivant ce nouvel enseignement technique, le mécanisme produisant l'oscilla- tion ou la partie oscillante de la rotation isochrone des ailettes du rotor lent doit être établi de telle manière que son centre de commande peut être déplacé au-delà de zéro et cela avantageusement des valeurs égales ou un peu% inférieures à celles dont on peut le déplacer dans l'autre direction.
Avec un propulseur ainsi établi, le pas peut donc être modifié non seulement à volonté entre environ 1 et, c'est à dire qu'on peut marcher avec un pas de n'importe quelle grandeur, possibilité qui manque au rotor rapide et au rotor moyen, mais on peut également renverser la direction de marche (direction d'écoulement) du propulseur par déplace -
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ment du centre de commande et cela de la même manière, sans renversement de marche de la machine de commande et sans choc, que dans le propulseur rapide.
En cas de pas devenant plus grand, l'osoillation superposée à la rotation synchrone devient de plus en plus petite en amplitude jusqu'à ce que finalement pour le pas , l'oscillation devient nulle et les ailettes exécutent une rotation purement synchrone ; comme alors les ailettes tournent pour chaque rotation de la roue en sens inverse du sens de rotation de la roue, autour de leur axe, elles restent dans leur position parallèle au diamètre longitudinal du propulseur sans produire un, avancement, c'est à dire que le navire pourvu du propulseur peut rester immobile alors que le propulseur marche avec le pas -'-, pour être actionné ensuite dans la direction inverse lors de la continuation du déplacement du centre du mécanisme produisant l'oscillation.
Pour un pas positif (NL, à gauche à la fig.2), l'écoulement produit par le propulseur a la direction v, tandis qu'après l'inversion par ¯ on obtient la direction d'éooulement VO, En cas de marche arrière, à un pas A = ONLO, correspond suivant la loi indiquée ci-dessus un pas a = ONSO, on voit donc que les arêtes d'entrée et de sortie des aubes alternent. Ce phénomène est sans importance pour un propulseur qui ne doit fonctionner en arrière qu'occasionnellement sur de courtes longueurs.
Pour un propulseur au contraire qui doit changer de sens de marche fréquemment pendant longtemps ou pour lequel on attache de l'importance à un rendement particulièrement élevé même pour la marche arrière, les profils des ailettes doivent donc présenter non seulement l'allure la plus favorable de leur ligne médiane mais elles doivent être réalisées en outre approximativement symétriquement aussi dans la répartition de la matière pour la direction de comman-
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de, c'est à dire à peu près avec un profil en croissant, comme c'est connu dans 'les propulseurs à aubes et également dans les propulseurs à cycloïde à rotor moyen,
Il est connu également dans les propulseurs à eycloï- de à rotor rapide d'intercaler une multiplication dans la transmission de l'oscillation du mécanisme produisant l'os- cillation aux ailettes, de telle manière que l'oscillation exécutée par les ailettes est plus grande que l'oscillation d'où elle dérive.
On poursuit ainsi le but d'agrandir le pas du propulseur et de.déplacer l'endroit de la plus gran- de déviation de l'ailette sur le cercle des ailettes, Contrai- rement au rotor rapide dont le pas peut être approché par une semblable multiplication en moyenne au maximum de la valeur 1, on ne désire pas dans le rotor lent (avec son pas variable entre ¯ 1 et @) en général agrandir le pas , car celui-ci est en toutes circonstances en quelque sorte plus grand que! 1 mais il est à recommander d'intercaler, suivant un développement de l'invention, entre le méca- nisme produisant l'oscillation et les ailettes, une multipli- cation pour agrandir l'oscillation, car le pas du rotor lent est inversement proportionnel à la grandeur de l'oscillation,
c'est à dire que¯le pas est d'autant plus petit qu'est plus grande la déviation d'oscillation de l'allette. Cette multi- plication entre l'oscillation de production et la partie os- cillante dérivée de la rotation isochrone des ailettes donne la possibilité de maintenir très petites l'oscillation déri- vante et par conséquent également les forces d'inertie du dispositif cinématique produisant 1'oscillation.
En dehors de la possibilité décrite en détails de la production de la rotation isochrone des ailettes par su- perposition à une.rotation synchrone par rapport à la rota- tion du propulseur, mais dirigée en sens inverse d'uneosoil- lation correspondant à l'oscillation des ailettes, d'un rotor
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rapide autour de la tangente au cercle des ailettes, il existe encore également d'une manière connue la possibilité de superposer une oscillation à part cela analogue, à amplitude d'oscillation plus petite à volonté ou éventuellement plus grande, à une rotation réduite ou agrandie dans le même rapport pour ce qui concerne la vitesse angulaire et de multiplier ou de démultiplier ce mouvement de rotation combiné, dans la mesure correcte,
par des moyens de mutliplication quelconques tels que des roues dentées à multiplication correspondante.
Dans l'exemple de réalisation suivant la fig.3, une machine de commande actionne au moyen de l'arbre 1 et des roues coniques 2,5, le corps de roue 4 qui prend appui dans le corps 6 du navire par l'intermédiaire d'une construction ae support appropriée et d'un palier de butée 5. Dans le corps de roue, on a disposé pour chaque ailette 7 un servo-moteur de rotation 8 et un servo-moteur de rotation 9. Le cylindre 10 du servo-moteur 8 est menue ce façon à pouvoir tourner dans le corps de roae et est actionné par l'intermédiaire de la roue dentée 12 prenant appui vers l'extérieur per =iL arbre 11, de la roue d'inversion 13 et de la roue tentée 14 reliée rigidement au cylindre 10.
Les trois roues dentées ont les mêmes dimensions de sorte que., pour un tour du propulseur le cylindre 10 est mis en rotation aveé la même vitesse angulaire que le propulseur avec un sens de rotation inverse.
Dans ce cylindre 10, du servo-moteur 8, est monté--un piston rotatif 15 qui est relié à l'ailette 7. Le piston rotatif 15 suit le mouvement de rotation synchrone du cylindre pour autant qu'il n'est pas déplaoé par rapport au cylindre par l'arrivée d'huile sous pression sur l'une ou l'autre de ses faces.
Ce déplacement est produit par les servo-moteurs de rotation 9 dont les cylindres 16 sont fixés au @orps de
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roue, tandis.que leurs pistons rotatifs 17 s'avancent vers l'extérieur au moyen d'un tourillon 18 et sont obligés d'effectuer un mouvement oscillant au moyen d'un dispositif cinématique approprié. Ce dispositif consiste en un levier 19 relié au tourillon 18, en un levier 20 articulé au pré- cèdent et en un levier double 21 dont l'extrémité bifur- quée 22 s'engage autour d'un tourillon 23 normalement fixe par rapport au corps de roue. Le levier double 21,peut tourner au moyen d'un tourillon 24 dans le corps de roue.
Lors de la rotation du propulseur autour de son axe 25, on imprime au piston rotatif 27, au moyen du dis- positif cinématique 19,-23, un mouvement oscillant de la même manière qu'aux ailettes d'un rotor rapide pourvu du même dispositif cinématique. Sous l'effet de.:cette oscil- lation du piston 17, de l'huile sous pression est amenée de l'un ou l'autre côté des pistons rotatifs 15 dans les cylindres 10 par les conduites 26; de sorte que les pis- tons rotatif s 15 sont déplacés par rapport à leurs cylin- dres.
De cette manière se trouvent rassemblées par voie purement hydraulique la composante d'osoillation et la composante de rotation produite séparément pour donner la rotation isolchrone que les ailettes doivent effectuer.
Da la même manière, la superposition d'uneosoll- lation et d'une rotation synchrone pour former une rota- tion isochrone pourrait être effectuée par voie purement mécanique, ou partiellement mécanique et partiellement hydraulique.
Pour compenser les pertes par fuites, inévitables dans les servo-moteurs hydrauliques, on peut prendre des mesures de synchronisation hydrauliques connues.
Pour le--réglage de la grandeur de l'oscillation à superposer à la rotation synchrone et par conséquent du pas du propulseur lui-même jusqu'à des valeurs quelconques positives ou négatives, pour circuler donc avec le plein
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pas ou un pas réduit à volonté en avant ou en arrière, le tourillon 23 est déplacé dans la direction du diamè- tre par exemple au moyen d'une manivelle 27 à double poignée. Le tourillon 23 est guidé au moyen d'un chariot 28 dans une rainure 29 qui est formée par une pièce 30 reliée à la roue dentée 12 par l'arbre 11.
Lors du déplacement de la manivelle 27 dans la direction du diamètre, la grandeur de l'oscillation et par conséquent la mesure du pas du rotor lent sont simplement influencées. La rainure 29 et la roue dentée 12 restent alors au repos par rapport au corps du navire. Si au contraire pour une position relative quelconque par rapport à la rainure 29, la manivelle 27 est mise en rotation, la pièce 30 et par l'intermédiaire de l'arbre 11, la roue dentée 12 tourne par rapport au corps de roue par lTintar- médiaire du tourillon 23 et du chariot 28. Ceci signifie un changement de direction du jet produit par le propulseur et correspond par conséquent à l'opération du gouvernail. La manivelle 27 a par conséquent la fonction duvier de marche et de la roue de gouvernail.
La fig. 4 représente le dispositif cinématique pour la dérivation de la composante d'oscillation, sohématiquement en vue de dessus. Comme on le voit, le levier 21 est plus long que le levier 19, ce qui dbnne une multiplication de la déviation d'oscillation. En outre, une dissymétrie peut être provoquée entre la moitié antérieure et la moitié postérieure de la roue par le fait que les leviers 19,20 et 21 sont choisis de telle maniera pour ce qui concerne leur longueur que les leviers 19 et 21 ne sont pas parallèles l'un à l'autre pour la position de zéro du tourillon 23 dans laquelle l'axe du tourillon 23 et l'axe du propulseur coïncident.