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"Perfectionnements relatifs aux hélices à pas variable".
La présente invention a trait à des perfectionnements apportés aux mécanismes des hélices à pas variable pour usage naval et, particulièrement, pour les vaisseaux submersibles.
L'objet principal de l'invention est de présenter un mécanisme simplifié, apte à fonctionner avec sûreté pendant de longues pé- riodes de temps, sans surveillance et sans exiger de lubrifica- tion à l'huile.
Le mécanisme qui concerne l'invention est de l'espèce où les pales de l'hélice se prêtent à un réglage rotatif autour de pivots centraux, réglage effectué au moyen de tringles à cré-
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maillère s'engrenant avec des roues dentées situées à la base des pales de l'hélice, les extrémités avant des tringles à crémail- lère étant accouplées avec un dispositif à manchon fonctionnant à l'aide d'une vis et destiné à faire mouvoir les tringles à cré- maillère vers l'avant et l'arrière afin de régler le pas des pales de l'hélice.
Jusqu'ici, les tringles à crémaillère étaient fixées à un rebord du dispositif à manchon par leur extrémité avant, si bien que ledit dispositif à manchon était emporté dans le mouve- ment lorsque l'hélice tournait, un accouplement à butée étant prévu entre l'extrémité avant du dispositif à manchon et la vis de manoeuvre.
Selon la présente invention, chaque tringle à crémaillè- re est pourvue de son propre accouplement à butée individuel coopérant avec le dispositif à manchon, lequel, par conséquent, ne tourne pas avec l'hélice, ce qui assure un degré de liberté à chaque tringle et ce qui procure une facilité et une sécurité plus grande de fonctionnement. Il est avantageux qu'un élément du dispositif à vis soit un prolongement du support du tube d'étambot ou du support d'arbre porte-hélice du vaisseau et que l'autre élément du dispositif à vis ait un rebord pour coopé- rer avec les accouplements individuels à butée des tringles à crémaillère.
Les accouplements à butée comprennent de préférence des blocs basculants faits d'une matière plastique synthétique, les tringles à crémaillère et les pales réglables par rotation de l'hélice étant aussi pourvues de portées faites de cette ma- tière. La matière plastique synthétique entrant en contact avec des surfaces métalliques est lubrifiée par l'eau de l'immer- sion, avec ce résultat que l'on peut être sûr que le mécanis- me fonctionnera efficacement pendant de longues périodes de temps sans exiger de surveillance ni d'inspection. Lorsqu'on emploie ce mécanisme perfectionné, l'arbre de l'hélice ne deman-
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de aucune modification ou découpage ou forage pour le montage du mécanisme.
Il est ainsi possible de monter le mécanisme sur des vaisseaux existants, la seule exigence étant de monter un élément du dispositif à vis en prolongement du tube d'étambot.
Aux dessins ci-annexés, un exemple de mécanisme selon l'invention est illustré comme suit: la fig.l,dans sa partie supérieure, est une coupe centra- le longitudinale de l'hélice et, dans sa partie inférieure, une élévation latérale de la partie avant du mécanisme, la fig.2, qui continue la fig.l, montre dans sa partie supérieure une coupe centrale longitudinale de l'hélice et, dans sa partie inférieure, une coupe divergente faite de manière à montrer une des tringles à crémaillère, la fig.3 est une coupe transversale passant centralement par les pivots des pales de l'hélice, la fig.
4 est une coupe transversale par la ligne IV-IV de la fig.l, la fig.5 est une coupe de détail, à une échelle plus grande, illustrant le montage de l'un des blocs de butée montrés aux figs.l et 4, la fig.6 est une coupe longitudinale montrant une variante permettant de disposer le mécanisme de commande à fond de cale, c'est-à-dire à l'intérieur par rapport à la structure de poupe du vaisseau, et la fig.7 est une coupe longitudinale illustrant une autre variante.
En se rapportant à la fig.l, a est la structure de pou- pe du vaisseau et b est le tube d'étambot par lequel passe l'ar- bre de l'hélice c. L'élément fixe du dispositif à vis employé pour modifier le pas de l'hélice est un tube d passé autour de l'arbre c de façon qu'un rebord terminal d1 vienne se placer con- tre un rebord terminal b du tube d'étambot b. Le tube d est fixé
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par des boulons e qui passent aussi à travers le rebord b1 et se vissent dans l'anneau f de la structure de poupe a.
Le tube d comporte extérieurement un filet de vis mâle et sur ce tube d se trouve vissé un manchon-écrou taraudé g. @ l'extrémité avant g du manchon/se trouve une grande roue d'angle h qu'une cale empêch: de tourner par rapport au manchon-écrou g tout en permettant à celui-ci de se déplacer axialèment par rapport à la roue h. La - roue est faite de deux moitiés, les deux moitiés étant assem- blées autour du rnanchon-écrou g et fixées l'une à l'autre par des boulons h . La roue h comporte un prolongement annulaire h2 ayant une lèvre tournée vers l'intérieur h3 qui s'engage dans une rainure ménagée dans la périphérie du rebord d . Ce dis- positif empêche la roue h de se déplacer dans une direction axia- le tandis qu'elle reste libre de tourner.
Un pignon d'angle j monté sur un arbre vertical k s'engrène avec les dents avec la roue h, et l'arbre k s'étend vers le haut vers un moteur ou un dispositif de commande situé à l'intérieur du vaisseau.
A l'extrémité opposée du manchon-écrou g se trouve cla- vettéc le moyeu du rebord de butée 1 et le mouvement de ce rebord vers l'extrémité du manchon g est empêché par une bague de rete- nue 11/Le rebord 1 fait partie d'un accouplement à butée entre la manchon-écrou g et trois tringles à crémaillère m (voir aussi fig'.'3) qui servent au réglage rotatif des pales d'une hélice à trois pales, comme il est expliqué ci-après. chaque tringle m est accouplée séparément avec le rebord 1 de la manière ;sui- vante : l'extrémité avant d'une tringle m est de diamètre réduit et est filetée pour se visser dans une saillie n1 axiale sur un côté d'un segment n et, comme le montre la fig.4, chaque segment n s'étend circonférentiellement sur un peu moins de 120 .
Comme le montre la f ig.l, les segments n ont une section en L de façon à fournir une paroi radiale et une paroi périphérique entourant le rebord 1. Sur la paroi radiale de chaque segment, il y a trois pivots, 0 servant au montage de trois blocs de butée ar-
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qués p. Ces blocs sont faits de résine synthétique avec un consti tuant fibreux et, ainsi que le montre la fig.5, une petite pla- que de base ± est attachée par des vis au dos de chaque bloc de façon à être située entre ce dernier et la paroi radiale du segment n, la plaque ± étant en outre d'un seul côté du pivot 0.
Le côté avant ou le côté ouvert de chaque segment n est fer- mé par une plaque arquée q boulonnée au segment et fournissant une seconde paroi radiale opposée à celle du segment et servant au montage d'une seconde série de blocs de butée ± effectuée d'une .'.manière similaire à celle qui a été décrite pour les blocs p. La poussée du manchon-écrou g sur les tringles à crémaillè- re m est dès lors transmise dans une direction par les blocs p et dans la direction opposée par les blocs r. Les blocs p et r sont libres de tourner légèrement autour des pivots 0 et ils sont également libres de basculer légèrement par rapport à leur position normale autour des bords de leurs plaques dorsales respectives p1 et, par ce moyen, les blocs sont tout le temps aptes à s'ajuster d'eux-mêmes dans la meilleure position pour transmettre la poussée.
En outre, comme chaque tringle à cré- maillère m a son propre-, couplage individuel avec le rebord 1, la libre action des tringles m est tout le temps assurée. Cha- que segment n comporte au milieu de sa périphérie une nervure n2 et celles-ci s'ajustent par glissement dans des fentes respec- tives s ménagées dans la direction axiale dans un prolongement creux 1 1 du moyeu t de l'hélice. Les segments n sont ainsi empor- tés dans le mouvement lorsque l'hélice tourne, bien qu'ils soient libres de glisser axialement par rapport à l'arbre de l'hélice lorsque l'opération du réglage du pas est effectuée.
En se reportant aux figs.2 et 3, on verra que les trin- gles à crémaillère m peuvent glisser dans des trous forés dans le moyeu t de l'hélice, les trous étant parallèles à l'axe de l'arbre de l'hélice c. La partie en bout arrière de chaque trin- gle m est pourvue de dents de crémaillère m1 d'un côté et, de
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l'autre côté, chaque tringle comporte deux rainures destinées à recevoir des rubans de support u faits de la résine synthétique déjà mentionnée.
Dans le cas d'une hélice à trois pales, le moyeu t com- porte trois pivots 1 2 pour le montage des pales r de l'hélice.
Les pivots t2 et les cavités correspondantes dans les bases des pales de l'hélice sont quelque peu coniques, mais, au sommet et à la base de chaque pivot, il y a une partie cylindrique dont chacune est entourée d'une garniture coulissante en forme de man- chon w et x, faite de résine synthétique. Ces manchons fournis- sent des coussinets pour le mouvement de rotation des pales v effectué lorsqu'on change de pas.
A la base de chaque pale v se trouve attaché par des vis, comme le montre la fig. 2, un anneau y qui comporte des dents y1 (voit fig. 3) autour d'un segment de cet anneau, dents qui s'engrènent avec les dents m1 de la tringle à crémaillère m.
En se référant de nouveau aux figs. 2 et 3, on voit que le moyeu t comporte autour de chamqe pivot t 2 un évidement circulai- re destiné à recevoir la base d'une pale v et une bague de retenpe z pour la pale. Cette bague, qui est dividée diamétralement en deux moitiés, compote un rebord saillant vers l'intérieur z1 qui s'engage dans un évidement ménagé autour de la base de la pale, le côté inférieur de @ chaque rebord z1 étant pourvu d'un anneau de glissement de résine synthétique z2. Les deux moitiés de la bague de retenue z sont mises ensemble autour de la base d'une pale v, les parties de rebord z1 étant engagées dans l'évi- dément, et la pale est alors montée sur son pivot t 2, après quoi la bague de retenue z est fixée sur le moyeu t de l'hélice par des vis 2 montées à la fig. 2.
Lorsque l'hélice tourne, les pales v tendent à se déplacer vers l'extérieur sous l'action de la for- ce centrifuge, mais elles sont retenues par les rebords z1 des ba- de gues/retenue z . Ainsi, lorsque les pales v tournent autour des pivots t2 pour changer le pas pendant que l'hélice tourne, les
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anneaux z2 fournissent de bons paliers de butée pour les pales.
Comme le montre la fig. 2, un trou 3 est ménagé dans chaque pale v à partir de la surface jusqu'au sommet de l'évi- dement qui reçoit le pivot t 2. Lorsque l'hélice tourne, l'action centrifuge détermine un courant d'eau dirigé vers l'extérieur à travers les trous 3, ce qui détermine un courant d'eau de lubrification sur les coussinets z2,x et w. En outre, grâce à l'épaisseur des rubans des coussinets u, placés sur les tringles à crémaillère m, l'eau peut passer le long de ces tringles, comme le montre la fig.3, pour la lubrification de ces portées glissantes.
L'opération de la variation du pas se réalise comme suit: On fait tourner l'arbre k, fig.l, dans un sens ou dans l'autre et le pignon communique le mouvement tournant correspondant à la roue d'angle h qui entraîne le manchon-écrou g. La rotation du manchon-écrou g visse celui-ci, dans un sens ou dans l'autre, autour du tube fixe fileté d qui ne peut tourner. Le mouvement axial du manchon g est communiqué par le rebord de butée 1 soit aux blocs de butée p, soit aux blocs de butée r, ce qui déplace les tringles à crémaillère m vers la droite ou la gauche de la fig. l. Comme le montre la fig.2, de tels mouvements des trin- gles à crémaillère m font tourner les pales v autour des pivots t2 de l'angle désiré, grâce à l'engrènement des dents m 1 des cré- maillères avec les dents % des anneaux fixés aux bases des pales.
Lorsque l'hélice tourne et que l'arbre k est immobile, les tringles m et les éléments d'accouplement de butée n tour- nent par rapport au rebord 1 qui ne tourne pas. La force réagis- sant sur les pales et tendant à les faire tourner autour des pi- vots t 2 est équilibrée par la poussée des blocs p ou r sur le re- bord stationnaire 1. Comme l'eau est librement admise au palier de butée, les blocs ± et r sont constamment lubrifiés si bien qu'ils sont constamment en bon état de marche et que la résistance due aux frottement des blocs contre le rebord 1 est aisément
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vaincue lorsque le rebord 1 et le manchon tournent sous l'im- pulsion des engrenages j,h pendant une opération de changement du pas.
Pour empêcher le coinçage, le manchon-écrou/est muni à chaque extrémité de bagues d'arrêt 4 et 5. Lorsque le manchon g arrive à la limite de son mouvement dans le sens arrière, la bague d'arrêt, 4 vient buter contre une bague d'arrêt 6 fixée à l'extrémitë arrrière du tube d. Lorsque le manchon g arrive à la limite de son mouvement dans le sens avant, la bague d'arrêt 5 vient buter contre la bague d'arrête 7 montée sur le rebord d1 à l'extrémité avant du tube d.
Le mécanisme montré à la fig.l peut être protégé par une enveloppe boulonnée à la structure de poupe a, l'eau étant admise à l'intérieur de l'enveloppe par une crépine ou filtre convenable.
Il est évident que des modifications appropriées peu- vent être aisément faites pour s'adapter à des hélices ayant un nombre différent de pales.
Selon la variante illustrée par la fig. 6, la partie fixe du dispositif à vis est un manchon taraudé 10 s'étendant vers l'intérieur du vaisseau par rapport à la structure de poupe a. Ce manchon 10 forme ainsi un prolongement intérieur du tube d'étambot b monté à demeure dans la structure de poupe a. L'ex- trémité arrière du manchon 10 comporte un rebord 10a qui permet de boulonner le manchon 10 à la structure de poupe a et elle comporte aussi un trou taraudé 10b destiné au montage d'un dis- positif de lubrification. Un long manchon 11 est monté sur l'arbre d'hélice ± de façon à pouvoir glisser et se prolonge à partir de l'intérieur du vaisseau, à travers le manchon 10 et le tube d'étambot b. A son extrémité intérieure, ce manchon porte une roue dentée 12 qui y est clavetée.
Sur une partie in- termédiaire de sa longueur, le manchon 11 comporte un filet 13 en prise avec l'intérieur taraudé du manchon 10. A son extré-
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mité arrière, le manchon 11 est pourvu d'un rebord de butée b semblable à celui qui a été décrit en se référant à la fig. I. Le diamètre intérieur du manchon 11 est légèrement plus grand que le diamètre de l'arbre d'hélice ± et il comporte des retraits le long de sa longueur, retraits destinés à recevoir des garnitures 14 qui peuvent être faites de résine synthétique. Ces garnitures 14 fournissent des surfaces glissantes de portée entre le man- chon 11 et l'arbre c. Une garniture d'étanchéité 15 est prévue à l'extrémité libre du manchon 10 pour empêcher la fuite du lubrifiant entre les manchons 10 et 11.
A l'extrémité intérieure du manchon 11, se trouve vissée une boîte de bourrage 16 conte- nant le bourrage 17 pour empêcher la fuite du lubrifiant entre en le manchon 11 et l'arbre . La roue dentée 12 est/prise avec un pignon 18 et la largeur des dents du pignon 18 vaut plusieurs fois celle des dents de la roue 12. Le fonctionnement se fait comme suit: afin de modifier le pas des pales de l'hélice, on fait tourner le pignon 18 qui mène la roue dentée 12 et le manchon 11, dans l'un ou l'autre sens.Lorsque le manchon 11 tourne, il se visse par son filet 13 dans le manchon taraudé 10, ce qui for- ce le manchon 11 à se déplacer axialement dans l'un ou l'autre sens.
Grâce à la largeur des dents du pignon 18, la roue dentée 12, qui est montée à clavette sur le manchon 11, peut se déplacer vers la gauche ou la droite de la ig.6, tout en restant en pri- se avec le pignon 18. Le mouvement axial/ du manchon 11 est transmis au mécanisme de variation du pas au moyen du rebord de butée b et du dispositif d'accouplement à butée décrit en se réfé- rant à la fig. l. Les garnitures 14 fournissent des surfaces glissantes de portée à l'arbre d'hélice c lorsque ce dernier tourne, et elles servent aussi comme surfaces glissantes de por- tée lorsque le manchon 11 est déplacé axialement le long de l'ar- bre ± pour faire varier le pas de l'hélice. Pendant cette opéra- tion, le manchon 11 tourne et glisse axialement à l'intérieur du tube d'étambot b qui lui sert de palier.
Dans cette variante,
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le mécanisme de commande comprenant les engrenages 12 et 18 est entièrement à l'intérieur du vaisseau.
Selon une autre variante illustréepar la fig.7, le mécanisme de commande comprend un arbre k s'étendant vers le haut et portant un engrenage d'angle 1 s'engrenant avec une roue d'angle h montée à demeure sur un manchon taraudé g ou construi- te d'une pièce avec lui, comme le montre la fig.l. Dans la fig.
7, toutefois, le manchon g est monté en tant que:prolongement du tube de support d'étambot 19 porté par un support 20 de façon qu'il soit libre de tourner mais ne puisse se déplacer axialement.
'Dans ce but, l'extrémité arrière du manchon g comporte un rebord 21 qui s'engage entre l'extrémité avant du tube de support 19 et une bague de retenue 22 boulonnée au tube de support 19, des anneaux convenables 23 étant insérés dans les parties 19 et 21 pour supporter la poussée et pour former joint pour l'espace compris entre l'extrémité du tube de support 19 et le rebord 21.
Le manchon g agit sur l'extrémité filetée d'un long manchon 24 qui s'étend à travers le ¯tube de support d'étambot 19 et porte, monté sur son extrémité extérieure, le rebord 1 de l'accouplement de butée décrit en se référant à la fig. l. L'alésage du manchon 24 porte des garnitures 25 qui servent de surfaces glissantes de portée à l'arbre de l'hélice ± et l'alésage dube 19 porte une garniture 26 qui sert de surface glissante de portée au long man- chon 24 qui tourne et glisse pendant l'opération du changement du pas. Le mécanisme de commande h j k peut être à l'intérieur du vaisseau si le rebord 27 est attaché à la structure de poupe du vaisseau.
REVENDICATIONS.
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