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"Perfectionnements apportés aux appareil? et installations pour produire un courant de gaz activé, par exemple pour la propulsion d'aéronefs, faisant l'objet d'une demande de brevet d'invention Grande-Bretagen4 No. 3.948/40 du 2 mars 1940.
La présente invention est relative à des appareils et installa- tions propres à fournir une poussée de propulsion par réaction à l'aide d'un courant fluide activé, notamment pour des avions et pour lesquels un jet de gaz est expulsé hors d'une tuyère après que ce gaz a été activé en lui procurant de la vitesse, et, le cas échéant, de la pression et de la chaleur. De tels appareils et installations ont déjà été décrits dans les brevets Grande-Bretagne No. 456.980 et 471.3368.
Un appareil, qui convient à l'activation du courant propulseur, comprend une machine à com- bustion comprenant la combinaison d'un compresseur d'air, de moyens pour faire brûler du combustible dans l'air comprimé, et une turbine à gaz, utilisant une partie de l'énergie des gaz ainsi obtenus et entraînant mécaniquement le compresseur, le débit gazeux de la turbine formant le courant propulseur. L'invention s'applique de préférence, mais non exclu- sivement, à des appareils et installations de ce genre.
Un des buta de la présente invention est d'augmenter la force motrice réelle et totale du fluide, déchargé par unité de temps, en vue d'obtenir une plus grande poussée, spécialement quand la machine doit/four- nir une plus grande poussée à une vitesse d'avancement relativement faible,
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c'est à dire une vitesse relative par rapport au fluidm ambiant dans lequel le dispositif doit fonctionner. Cette condition peut s> présenter surtout 3ad.-. .c. il fi' agi de la propulsion d'un avion pour lequel la poussée néces-aire à ur. aV8ceent à -vitesse réduite, par exemple pendant l'envol, 'est im- portante.
Il# autre objet de l'invention est d'augmenter l'écoulement massif
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du fluide propulseur dans la veehine aux dépens, en quelque sorte, de l'éner- gie An vue de réduire les pertes qui se produisent inévitablement dans les conduit et 1 ;o,.ir la décharge du fluide à des vitesses élevées. Un autre objet est d'au-me-.--ter l'effet propulseur de la machine à une vitesse donnée eu conservant une force motrice totale donnée par unité de temps tout en. réduisant la vitesse du jet propulseur de aorte qu'une plus grande proport:lgl1 de l'énergie du fluide peut être convertie en une puissance de poussée utile.
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D'aucres objets de l'invention apparaîtront au couru de la descrip- tior. ci-anrs, étant entendu que celle-ci concerne la réalipation d'un cou- rant fluide, servant a la propulpion, à l'endroit où celui-ci eftt déchargé sans qu'il se produise un moment angulaire substantiel ou "tourbillon".
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Il p été proposé, comme mécanisme propulseur pour un bateau, d'établir une hélice dans un tube ou tunnel, en combinaiso:l1 avec une turbine %. vapeur et/ou à gaz, dont les aubes pont montées, sous forme
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d'un anneau périphérique, sur les extrémités libres des pales de l'rélic-.
:e fluide actif devai-oindre le courant d'eau, servant à la propulsion, de manière réduire les perte? par friction, résultant de.* réactions
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Mutuelle? ?nt;re l'eau et son tunnel. Selon une autre proposition anté- rieur, ils jet propuireur par air ou par eau est obtenu par un ventilateur cu analogue entraîné par des aubes périphériques faisant partie intégrante du ventilateur pour dériver de l'énergie depuis un courant de fluide moteur
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à ure prepsio-i relativement élevée,'ce fluide étant ensuite expulsé par une sortie aimulaire dans le courant propulseur principal.(coaxial) qui est entouré par ¯Mite sortie afin que le fluide moteur puisse exercer .:. effet d'entraînement sur le courant principal.
Jusqu'ici, il n'a pas été proposé de transformer une partie de l'énergie d'un courant propulseur principal, déjà activé, en un deuxième courant de manier* à augmenter la force motrice réelle et totale du fluide, déchargé par unité de temps, tout en réduisant l'énergie du courant prin- cipal. De .¯me, on n'a pas fait observer que les courants des fluides propulseurs, quittant des machines ou systèmes de ce genre, doivent être exempta, autant que'possible, de tourbillons de sorte que des dispositions particulières ne paraissent pas avoir été proposées à cet égard.
L'invention consiste, principalement, à faire comporter à un dispositif pour fournir une poussée propulsive par la réaction d'un courant de fluide activé, des moyens pour transmettre de l'énergie depuis un courant
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de fluide délimité, constituant un courant propulseur principal (c'est à dire ayant une énergie importante) à un autre courant de fluide délimité
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de manière à augmenter la force motrice réelle et totale du fluide, déchargé par unité de temps, lesdits moyens comprenant des dispositifs à turbine établis dans les limites du premier courant et propres à être entraînés par celui-ci, et des dispositifs avec roue à ailettes, établis dans les li- mites du deuxième courant et fonctionnant dans celui-ci.
L'invention comprend également, dans une installation de ce genre, des moyens pour transmettre de l'énergie depuis un courant fluide délimité à un autre courant fluide délimité de manière à augmenter la force motrice réelle et totale du fluide, déchargé par unité de temps, et qui comprennent des dispositifs à turbine établis dans des limites d'entraînés par un courant, des moyens moteurs à roues établis dans les limites du deuxième courant et fonctionnant dans
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celui-ci, des stèmeq à aubes ou analogue étant prévus pour coopérer avec lesdits dispositifs à .turbine et avec lesdits moyens à roue à ailettes en vue d'obtenir que les courants fluides respectifs, à l'endroit de leur décharge, soient en substance exempts de tout tourbillonnement au cours du fonctionnement.
On entend par courant délimité un courant qui s'écoule entre ou dans des parois délimitantes, lesquelles, ainsi, définissent la section transversale de ce courant. Les parois sont alors les limites du courant. En outre, selon 1'.invention, un dispositif propulseur pour avion
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comprend une turbine à gaz entratRant un compresseur d'air dans le débit duquel on brûle du combustible alors que la turbine à gaz est actionnée par les produits de cette combustion. Le débit gazeux activé, sortant de la
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turbine, constitue un coàrant propulseur principal.
D'autre part, on a re- cours à une paire de roues à turbina, à écoulement axial, et qui tournent en sens opposés, ces roues étant établies dans les limites dudit courant- et étant entraînées par celui-oi, et chaque roue actionnant mécaniquement et dans le sens correspondant une roue de compresseur d'air à écoulement
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axial,,qui entraîne de l'air provenant de l'extérieur sous forme d'ux1 courant délimité et le refoule vers une tuyère de propulsion en parallèle avec le courant principal.
De préférence, oint a recours à des dispositifs a aubes ou analogues pour coopérer ayec les dispositifs à turbine et les moyens à roues pour éviter que les courants fluides respectifs et déchargés forment des tourbillons ; ces dispositifs à aubes se présentent de préférence sous
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forme d'un deuxième dispositif à turbine et à roue et qui, tout en iiitei-ve- nant pour éviter les tourbillons, contribue également à la transformation de
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l'énergie de propulsion d'waa courant vers l'autre. Cette deuxième turbine et cette deuxième roue tournent'de préférence en sens opposé:, par rapport aux
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premières.
Les courants fluides se rejoignent, de préférence, avaxit d'8tre déchargés sous forme d'un jet propulseur et la disposition est, de préfé-
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rence, telle que la vitesse t la pression des courants soiert sensiblement égalas quand ils se rejoignent. D'autre particularités, surtout constructives, font partie de l'invention. Elles concernent des dispositifs suivait
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lesquels 1er :-:..1.bes des roues sont supportées sous forme de prolongements radiaux par les aubes des turbines ; les dispositifs à turbine et à roue
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sor.t du type à éC0\1.1'Smnt axial ; on a prévu de Ii' t'J'('!:1G,J.,...tr' ja'¯icîo.a . ca3::zts.
Lep û"'g.^-'.¯¯. v7.^.... ¯..¯¯¯ ...L7¯.¯" J.-'-., a. titre d 1 JCe11pl , '.U1. 1Jod \le ¯ W ...L¯8.,. J.1 , 3 l ' il/ '.'E=Oz.
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1 2.......:. 2 contre, cn coupe axial*, le rotor double faisant partie du dispositif elo;t la fig. 1.
L -"8 fig. 3 Poe ) . montrent la forme générale et la disposition des ::':¯)"? A'* 1p. fi. 2, respectivement suivant des coupes faites e1/. 111-111 et Iifi IV fig. 2.
La machine motrice principale de l'installation comprend un com- presseur centrifuge double entrée av-c un rotor 1, un/carter 2, des entrées d'air 3. La direction générale de l'écoulement de l'air est indiquée par des flèches. Le débit d'air du compresseur, après une certaine diffusion, traverse la conduit 4 et pénètre dans des chambres à air 5 dans lesquelles sont logés dew tubes de flamme 6.
Du combustible est injecté dans le tube 6 et la combustion a lieu d'une manière continue. Les produita gazeux de la combustion ainsi que l'excès d'air diluant sortent des tubes de flamme par des coudes 7 et pénètrent dans un anneau continu à tuyères comprenait dea aubesfixes 8 et viennent frapper ensuite les aubes de dirgue 10 d'une turbine à gaz dont l'arbre 11 entraïne directement le compresseur 1. Tonte l'énergie mécanique recueillie sur l'arbre de la turbine sort à l'en%rata*- ment du compresseur 1 (et des accessoires qui peuvent être mécessiares et qui sont établis à l'avant de la machine).
Derrière le diaque 10 est établi un corps creux 12 allongé et de section circulaire et dont la section trans- versale va en diminuant jusqu'à son extrémité arrière 12A, une face circu- laire se trouvant immédiatement derrière le disque 10. Ce corps 12 forme une paroi Interne pour le conduit annulaire 13 par lequel s'écoule le débit gazeux de la turbine et qui forme le courant propulseur principal. La paroi extérieure de ce conduit est égqlement circulaire et est désignée par 14.
Le compresseur, la turbine et le conduit, sont disposés coarialement et lent axes coïncident avec la ligue de poussée de l'ensemble. La combinaison de ces éléments ett connue en-ci. Un tel ensemble peut, avantageusement, ser- vir à la production d'un courant gazeux à vitesse élevée puisque la vitesse dans le conduit 13 peut être plus grande que celle du son.
Le corps 12 est supporté par deux séries de bras 15, qui sont creux et disposés radialement en ayant un profil aérodynamique, chaque série comprenant trois bras. Ces bras sont portés par la paroi 14 et égale- ment par la paroi du corps 12 et se prolongent jusqu'à l'intérieur de ce dernier. Chaque série supporte un palier 16 ou 17. On voit, sur la fig.2 que chaque palier est traversé par un axe 18 ou 19. Les paliers 16 et 17 comportent des garnitures appropriées et forment en même temps des paliers de butée cornue indiqué schématiquement. Des tubes à huile, tels que 16A et 17A, peuvent passer dans les bras 15 pour alimenter et balayer ces
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paliers.
L'axe 18 porte un premier rotor o-i roue 2C' constitué par deux diaqueslégérment bombes et reliés estre eux et dont la pérjphérie porte des aubes à turbine 20A faisant saillie sur une cloison d'étunchéité 20B, ces disques portant également une cloison cylindrique 20Co Un dispo- sitif à roue de ce genre favorise l'amorti,semant interne et convient donc à amortir les vibrations internes. Les bords de la cloison 20C sont propres à s'appliquer sur des parois adjacentes avec un jeu aussi faible que possible. A l'extérieur de la cloison 20C, chaque aube 20A comporte un prolongement radial formant une aube 20D et au besoin on peut établir périphériquement autour de l'ensemble une baguede renforcement 20E.
L'axe 19 supporte un deuxième rotor ou une roue 21 avec aubes 21A de turbine, une ckiuson d'étanchéité 21B, une cloison 21C, des aubes 21D de compresseur et, au besoin, une bague de renforcement 21E comme dans'le cas ci-dessus.
Les cloisons d'étanchéité 20B et 21B, prévues aux bases des au- bas de turbine, se trouvent dans l'alignement de la paroi du corps 12 et les cloisons 20C et 21C sont en alignement avec la paroi 14 afin que les cou- ' rauts passant par les séries respectives d'aubes, soistat localement délimi- tés de cette manière.
La direction du courant gazeux, frappant les aubep de la première turbina 20A, est axiale, comme indiqué par la flèche 22. Le seus de rotation de cette turbine est désigne par la flèche 23. L'inclinai;on générale et le sens de courbure des aubes 20A sont visibles sur la fig.
4, Les aubes de compresseur 20D de la même roue créent un courant d'air qui pénètre dans une lumière d'admission auulaire 24, communiquant avec l'atmosphère et est dirigé, entre les limites formées par la face externe de la paroi 14 et la face interne de l'enveloppe 25 (qui forme un conduit annulaire axial pour l'air), de manière à passer par la première roue qui active l'air en l'accé- léra.nt et/ou en le comprimant mais qui, nécessairement, donne également à cet air un mouvement tourbillonnant.
Il est à noter que les gaz, sortant des aubes de turbine 20A, forment également un tourbillon. L'inclinaison;, la courbure et le sens de rotation (flèches 26) des aubes 21A et 21B sont tels que le gaz et l'air, qui viennent les frapper respectivement, ont une tendance à former des courants redressés de sorte que ceux-ci s'écoulent à nouveau axialement. Ceci peut être considéré comme étant la fonction prin- cipale de la deuxième roue bien qu'elle serve également à transformer l'é- nergie contenue dans le gaz en énergie fournie à l'air. L'agencement est de- préférence tel que les deux roues tournent à des vitesses angulaires égales et comme elles se déplacent en sens opposés leurs effets gyroscopiques peu- veat s'équilibrer et être absorbés pax les organes immédiatement voisins.
Afin que le dispositif soit.rigide et robuste, la paroi 25 est renforcée aux endroits où elle supporte les bras 15, par exemple par une chemise extérieure 25A, ranforcée par des nervures radiales 25B. Les bagues 20E et 21E se déplacent dans des rainures ou gorges de la paroi 25 laquelle, de même que la chemise 25A, comporte un joint 250 pour faciliter le montage. Les cloisons
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20B et 213 ainsi que les cloisons 200 et 210 se joignent pratiquement dans le pla du joint 250. Celui-ci est par conséquent la seule liaison mécaxi- que entre la partie avant du corps 12, de la paroi 14 et de la paroi 25 qui 'vous servent de support à la première roue alors que les partie? correspos- dantes établie à l'arrière supportent la deuxième roue.
Les réactions axiales sur les roues elles-mêmes produisent des poussées opposées (transmises par les paliers 1$ et 17) et dirigées vers le plan du joint 250 ce qui peut être favorable à la fonction de celui-ci.
La paroi 14 est un peu évasée à son extrémité arrière, en 14A, et le bord de cette paroi se trouve dans l'espace limité par la paroi 25 qui est prolongée vers l'arrière et devient convergente en entourant l'ex- trémité conique du corps 12. Finalement il est prolongé par un conduit 27 pour le jet propulseur et dont la longueur et la forme dépendent de la fonction à remplir et qui peut déboxcher librement dans l'atmosphère par une tuyère de propulsion de forme appropriée.
La section transversale du conduit pour les gaz, en amont de la première roue, augmente légèrement vers l'aval pour former un diffuseur.
La partie évasée 14A a un effet analogue. Le conduit pour l'air, qui l'en- toure, est légèrement convergent ce qui augmente la vitesse de l'air et ré- duit'la pression. Les relations sont telles que, au cours de l'opération, la vitesse et la pression du gaz, sortant de son conduit pour se joixdre à l'air provement du conduit extérieur, soient égales ou sensiblement égales celles de l'air.
Le fonctionnement du dispositif à deux roues est le suivant.
Les aubes de turbine de chaque roue empruntent de l'énergie aux gaz et les aubes de compresseur correspondantes transmettent l'énergie disponible à l'air. De cette manière, l'écoulement massif, par unité de temps et utilisé en finale pour la propulsion par réaction, est augmenté. Pendant cette transformation d'énergie, effectuée par les deux roues, la fonction principale de la deuxième roue est de transformer le moment angulaire ou le tourbillon des fluides, quittant la première roue, en une force motrice axiale et utile. Ceci permet d'utiliser à cet effet des systèmes à aubes fixes.
Ainsi, la première roue peut être remplacée par deux séries d'au- bes fixes pour animer les fluides d'un mouvement tourbillonnaire, la deu- xième roue effectuant uniquement la transformation de l'énergie et l'agen- cement des anbes étant tel que les courants évacués suivent une direction purement axiale.
Toutefois, l'utilisation d'un dispositif à deux roues est plus avantageux car il peut faire intervenir des vitesses de rotation relativement faibles pour chacune de celles-ci. la turbine à gaz, comprenant les aubes 8 et 9, peut être telle que le débit gazeux soit animé d'un mouvement tourbillonnaire et une seule roue peut tre établie en aval de celle-ci dont les aubes à turbine servent à redresser le courant de manière à le rendre axial alors que les aubes du
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compresseur coopèrent avec les aubes fixes, en amont, en aval ou de part et d'autre de celles-ci,pour agir sur un courant d'air axial, Dans le cas des fig.
1 et 2 et pour les variantes indiquées plus haut, on peut faire coopé- rer les systèmes à aubes avec d'autres comprenant à la fois des moyens à tur- bine et à roue pour produire un écoulement axial. Il est à noter que lors- qu'on parle d'un courant "axial", on ne désire par exclure ceux comprenant une composante radiale mais on veut uniquement le distinguer de tout mouve- ment tangentiel, rotatif ou.tourbillonnant.
Il est à noter que les deux roues tournent dans des plans per-
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pendiculaires à la direction générale de l'écualemerit, c' est à dire à la li- gne de poussée et que l'on.préfère disposer ces roues coaxialement par rap- port à la roue du compresseur 1.
REVENDICATIONS
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( 1. - Daus un. appareil p our fournir une poussée propulsive par la réaction d'un courant de fluide activé, des moyens propres à transmettre de l'énergie depuis un courant de fluide délimité, constituant un courant propulseur principal (c'est à dire ayant une énergie importante) à un autre courant de fluide délimité de manière à augmenter la force motrice réelle et totale du fluide, déchargé par unité de temps, lesdits moyens comprenant des dispositifs à turbine établis dans les limites du premier courant et propres à être entraînés par celui-ci et des dispositifs à roue à ailettes établis /$éiw77' ' dans lvq limites du deuxième courant et fonctionnant dans celui-ci.
2. - Dans un appareil pour fournir une poussée propulsive par la, réaction d'un courant de fluide activé, des moyens propres à transmettre fluide de l'énergie depuis un courant de fluide d8ljmité à un autre courant de fluide t délimité de ..tanière à augmenter ;La face motrice réelle et totale du fluide, i déchargé par -unité de temps, et qui comprennent des dispositifs à turbine ) établis dans les limites d'un courant et entraînés par celui-ci, des dispo- sitifs à roue à ailettes, établis dans les limites du deuxième courant et fonctionnant dans celui-ci, des moyens à aubes ou analogues étant prévus pour coopérer avec lesdits dispositifs à turbine et à roue, pour débarrasser les courants fluides, sortant respectivement desdits dispositifs, de tout mouve- ment tourbillonnaire dans les conditions de fonctionnement.