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" Perfectionnements apportés aux locomotives automotrices. "
La présente invention est relative à des locomoti- ves automotrices et elle a pour but, surtout, d'établir une transmission telle entre le moteur et les roues du véhicule que l'en puisse obtenir la marche en avant et en arrière de celui-ci, à volonté, malgré que l'on se serve d'un moteur irréversible et, en particulier, d'une turbine à gaz pour la propulsion. L'invention tient compte du fait que pour obtenir une adhérence convenable entre les roues du véhicule et les rails il est nécessaire de répartir l'effort moteur et le poids sur plusieurs roues et à cet effet un but subsidiaire de l'invention est ëtagencer les éléments, faisant partie du véhicule, de manière telle que ces exigences et d'autres soient satisfaites.
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A cet effet on fait comporter aux véhicules, du genre en question, et en combinaison, au moins deux bogies ayant chacun au moins deux essieux, une turbine à gaz dent l'arbre de la roue fournit la puissance nécessaire à la pro- pulsion tout en pouvant tourner dans un plan transversal ent- re les deux bogies, une transmission à engrenages étant in- tercalée entre la roue de la turbine et celles des bogies et comprenant des arbres moteurs alignés établis de part et d'autre de la roue de turbine et dans le sens longitudinal du véhicule, ces arbres transmettant l'effort, par l'inter- médiaire d'un mécanisme inverseur de mouvement et une liaison par engrenages, à au moins un essieu du bogie correspondant.
Plus spécifiquement, on peut faire comporter à la transmission à engrenages un train de pignons adjoint à un bogie et un accouplement établi entre ce train et la roue de turbine et relié à celle-ci par un joint universel.
Suivant un mode de réalisation préféré de l'inven- tion, on fait comporter à la transmission à engrenages, étab- lie entre une turbine et les bogies, des joints universels pour permettre le mouvement relatif entre les bogies et la structure principale du véhicule afin que les bogies puis- sent venir occuper des positions qui varient avec la cour- bure des rails. Les bogies sont, évidemment, reliés à cette structure de manière que ces mouvements soient possibles.
Pour permettre l'inversion du sens de marche de l'automotrice ou locomotive, une autre disposition selon 1' invention consiste à faire comporter à la transmission à en- grenages, adjointe à un bogie, un mécanisme inverseur com- prenant des engrenages constamment en prise par lesquels on peut obtenir l'entraînement, dans un sens ou dans l'autre, d'un ou de plusieurs essieux d'un bogie, en formant deux trajets pour la transmission de l'effort, afin que ces es- sieux puissent être entraînés dans une direction correspon-
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dante, des accouplements ou embrayages intervenant pour établir l'un ou l'autre desdits trajets et pouvant être com- mandés de manière que l'on obtienne le déplacement du véhi- cule dans l'un ou l'autre sens.
En ce qui concerne les emplacements des parties constitutives d'un véhicule, du genre en question, on pré- fère monter la roue de turbine, qui fournit la puissance de propulsion, de manière que son axe de rotation se trouve en dessous du niveau supérieur des bogies entre lesquels se trouve le plan de rotation de ladite roue. La turbine est ainsi convenablement suspendue sous le châssis du véhicule monté sur ces bogies. On propose également de monter le gé- nérateur de gaz, qui fournit du gaz à la turbine, au dessus du niveau des bogies, les conduits d'amenée de ce gaz étant orientés vers le bas à partir dudit générateur vers le loge- ment de la roue de turbine et d'autres conduits sont dirigés vers le haut pour l'échappement des gaz.
A cet effet et conformément à une autre disposition selon l'invention, on a recours à un générateur à gaz du gen- re de ceux comprenant un compresseur et une turbine et qui est monté au dessus du châssis du véhicule avec l'axe de ro- tation de l'ensemble compresseur-turbine incliné par rapport audit châssis, le conduit d'échappement étant également in- oliné par rapport à ce châssis mais en sens inverse afin que les conduits qui forment le logement du rotor dudit ensemble et le conduit d'échappement aient une forme générale en V avec la roue de la turbine motrice logée dans la pointe du V.
Dans ce cas on peut établir les arbres transmet- teurs de mouvement de manière qu'ils traversent les parois des conduits traversés par les gaz et de part et d'autre du logement de la roue de turbine. La forme du conduit d'échsp- pement peut, si nécessaire, être modifiée pour qu'on puisse
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y loger un échangeur de chaleur. Une entrée d'air pour le générateur ou une sortie du gaz d'échappement peuvent être réalisées en ménageant des ouvertures dans la superstructure du véhicule. Pour des raisons de comfort, la sortie des gaz d'échappement débouche, de préférence, vers le haut alors que l'emplacement de l'entrée d'air est déterminé par celui de la sortie des gaz d'échappement et des fonctions que le véhicule doit pouvoir remplir.
Par exemple, pour une locomo- tive qui doit se déplacer autant dans un sens que dans l'au- tre, l'entrée d'air doit être établie de manière que l'aspi- ration des gaz d'échappement déchargés soit toujours évitée et elle est, de préférence, orientée latéralement quand le conduit d'échappement est dirigé vers le haut. Pour une lo- comotive qui roule surtout dans un sens, cette entrée d'air est orientée, de préférence, vers l'avant pendant cette mar- che mais ceci n'est pas essentiel.
Les dessins ci-annexés montrent, à titre d'exemple,, et schématiquement, glusieurs modes de réalisation de l'in- vent ion .
La fig. 1 montre, en élévation, une locomotive automotrice établie selon l'invention.
Le moteur propulseur, constitué par une turbine à gaz 1 (montrée en traits interrompus), est alimenté avec du fluide actif par un turbo-compresseur (non-montré) monté sur le châssis 2 et il entraîne deux arbres moteurs et alignés 3 qui, à leur tour, transmettent l'effort à deux mécanismes de transmission à engrenages, logés dans les carters ou boites 4 et reliés respectivement aux arbres 3 par des joints univer- sels.
L es figs. 2 à 10 montrent différents modes de réalisation constructible ces mécanismes, établis selon l' invention et adjoints à une locomotive du genre en question.
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La fig. 2 montre, en plan schématique; un mécanisme de transmission agissant sur les essieux d'un bogie et com- prenant un arbre entraîneur 1 et un arbre entraîné 2 dont les axes sont établis dans le même plan. Ges arbres portent respectivement des engrenages coniques 4 et 6 à l'aide des- quels ils sont reliés entre-eux. L'autre extrémité de l'arbre entraîné 2 est reliée, directement ou indirectement, à un es- sieu 5 du bogie. L'arbre entraîneur 1 se trouve dans le pro- longement de l'arbre 3. L'engrenage conique 4 de l'arbre 1 est, de préférence, disposé de manière à engrener avec la roue 6 du côté le plus éloigné du centre de la locomotive.
Une roue conique 7, de dimensions analogues à celles de la roue 4, est engagée coaxialement mais librement sur l'arbre 1 en formant donc une roue folle qui engrène qvec la roue co- nique 6 du côté opposé à celui-ci où celle-ci est en prise avec la roue 4, c'est-à-dire du côté le plus près du centre de la locomotive. ¯Le moyeu 8 de la roue folle 7 est prolongé vers l'arbre moteur 3 et son extrémité libre porte des cra- bots périphériques 9. L'arbre entraîneur 1 est prolongé au delà du moyeu 8 et est terminé par une couronne 10 portant des crabots périphériques 11 analogues aux crabots 9.
Un man- chon d'accouplement 12, engagé sur les extrémités des ar- bres 3 et 1, comporte, d'un côté$ des saillies ou clavettes 13 engagées dans des rainures ou analogues de l'extrémité voisine de l'arbre: moteur 3 de manière que le manchon peut coulisser sur celui-ci. L'autre extrémité du manchon 12 com- porte des rainures 14 correspondant aux crabots 9 et 11 du moyeu 8 de la roue folle 7 et de la couronne de l'arbre entraîneur 1. Par le déplacement du manchon 12, dans l'un ou l'autre sens de la flèche A, ce manchon peut accoupler la roue 7 ou l'arbre 1 à l'arbre moteur 3 et il en résulte, migré que le sens de rotation de cet arbre 3 reste constant,
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que l'arbre entraîné 2 et, par conséquent, le ou les essieux sent actionnés dans l'un ou l'autre sens.
L'agencement est tel que, lorsque la roue conique 4 est embrayée, la roue 7 est folle et vice-versa. Des bielles 15 transmettent le mou- vement aux éutres essieux du bogie.
La fig. 3 montre une disposition analogue à celle de la fige 2 mais dans ce cas l'arbre entraîneur 1 est pro- longé et porte une deuxième roue conique 16 qui engrène avec une roue complémentaire 17 calée. sur un deuxième arbre en- traîné 18 pour transmettre le mouvement à un deuxième es- sieu 19 du bogie et qui se trouve à l'extérieur de l'autre essieu (5).
Une autre variante, pour laquelle le deuxième arbre entraîné peut être supprimé, est montrée en élévation (par- ties en coupe) sur la fig. 4. Dans ce cas, l'arbre entraîneur est incliné et n'est donc plus en alignement avec l'arbre mo- teur mais son axe coupe celui de l'essieu extérieur 19 en étant relié directement à celui-ci par un couple conique 20 et 21 alors que le mécanisme d'inversion qui agit sur l'es- sieu intérieur est analogue à celui des exemples précédents.
Pour les exemples des figs. 3 et 4 l'entraînement de l'es- sieu extérieur a seulement lieu quand le manchon d'accouple- ment est relié à l'arbre entraîneur alors que l'autre roue conique (7) est folle. Par conséquent, cette dernière roue est plus fortement chargée que les deux routes calées sur l' arbre entraîneur, quand elle assure à elle seule la trans- mission de l'effort au delà d'une valeur déterminée.
Un autre mode de réalisation, montré sur la fig. 5, permet d'obtenir des entraînements simultanés des deux es- sie,ux du bogie par le même mécanisme inverseur ce qui évite une surcharge indésirable de certains organes de la trans- mission. Dans ce cas, l'arbre entraîneur 1 se trouve dans
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l'alignement de l'arbre moteur, comme ci-dessus. Il peut agir sur deux arbres entraînés, établis de part et d'autre de l'arbre entraîneur 1. Sur l'extrémité de chèque arbre 2 ou 4, voisine de l'arbre 1, est celée une roue conique 5 ou 6. Ces arbres 2 et 4 entraînent respectivement les essieux intérieur 7 et extérieur 8 d'un bogie. L'arbre 1 porte, à son extrémité externe, une roue conique calée 9 qui engrène avec le côté extérieur de la roue 6 fixée sur l'arbre en- traîné extérieur 4.
L'extrémité interne de l'arbre entraî- neur 1 porte une couronne 10 avec des saillies radiales pé- riphériques 11. Une couronne similaire 12 est fixée sur l' extrémité externe de l'arbre moteur 3. Une roue conique fol- le 13, montée coaxialement sur l'arbre moteur 3, engrène avec le côté intérieur de la roue conique 5. Un manchon 14, co- axial à l'arbre moteur et engagé librement sur celui-ci, por- te deux roues coniques 15 et 16 dont une engrène avec le côté extérieur de la roue conique, calée sur l'arbre entraîné 2 et l'autre avec le côté intérieur de celle fixée sur l'arbre entraîné 4. Chacune des roues coniques folles 13 et 15 porte des crabots périphériques 17 ou 18 dont le diamètre interne est un peu plus grand que le diamètre extérieur des sail- lies 10 et 12.
Un manchon d'accouplement 19 entoure les cra- bots et saillies et peut coulisser le long de ceux-ci. Cha- que extrémité du manchon porte des crabots dont la forme est complémentaire à celle des crabots 17 et 18 des deux roues folles. Le manchon d'accouplement 19 porte également deux séries de saillies dont la forme est complémentaire à celle des saillies des couronnes 10 et 12. L'agencement est tel que le manchon tourne constamment avec l'arbre moteur 3 quel- que soit le sens de rotation de celui-ci et que, lorsque le manchon est amené à l'un ou.l'autre bout de sa course, il vienne relier la roue 13 ou la roue 15 à l'arbre entraîneur 1.
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On peut ainsi inverser le sens de rotation de cet arbre 1 alors que l'arbre 3 continue à tourner dans le même sens,.
La puissance est transmise, dans chaque cas, par des trains d'engrenages similaires ce qui éearte la nécessité d'une sur- charge excessive de certains organes de la transmission.
Pour la transmission montrée sur la fig. 5, des difficultés peuvent être rencontrées en pratique pour obtenir l'alignement de l'arbre entraîneur et de la partie terminale de l'arbre moteur. Cette difficulté peut être évitée comme montré sur la fig. 6. La disposition générale, montrée sur cette figure,est analogue à celle de la fig. 5 mais elle en diffère par les particularités suivantes. L'arbre entrai- neur 1 traverse une roue dentée folle 13, à soit extrémité interne et comme pour l'exemple de la fig. 1, et son extré- mité externe traverse une roue dentée 20 qui, dans ce cas, est également folle. Cette dernière extrémité de l'arbre 1 porte une couronne 21 avec des crabots périphériques 22 orien- tés axialement alors que la roue 20 porte des saillies axia- les 23, de forme complémentaire, sur ses faces extérieurs.
Une couronne 24, fixée également sur l'arbre entraîneur 1, porte des crabots axiaux périphériques sur chacune de ses faces latérales, ces crabots ayant des formes complémentaires aux saillies prévues sur les roues 13 et 15. L'arbre entraîneur 1 est monté de manière qu'il puisse être déplacé axialement par rapport aux quatre roues coaxiales folles 13, 15, 16 et 20 pour former le mécanisme d'accouplement. L'agencement est tel que, lorsque l'arbre 1 occupe sa position extrême vers l'intérieur, ses couronnes 24 et 21 soient reliées res- pectivement aux roues folles 13 et 20 et, quand il occupe son autre position extrême vers l'extérieur, ses couronnes 24 soient reliées à la roue folle 15, alors que les crabots pré- vus sur ses faces externes sont dégagés.
Les deux trajets
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servent à la transmission de l'effort que l'on obtient ainsi ont un effet similaire à celui obtenu sur la fig. 5. Pour limiter le déplacement nécessaire pour que la couronne 24 puisse être accouplée à l'une ou l'autre des roues 13 et 15, on établit les saillies 17 de la roue 13 sur un manchon orienté vers l'extérieur. Dans ce cas, l'arbre entraîneur 1 est relié d'une manière permanente à l'arbre moteur par un manchon à clavette longue ou analogue par lequel le déplace- ment axial relatif entre lesdits arbres est rendu possible.
Quand une locomotive, telle que montrée sur la fig. 1, comporte deux bogies qui sont munis chacun d'une^ transmission analogue à celle décrite en détail en se référant aux figs. 2 à 6, on voit que les mécanismes inverseurs, ad- joints respectivement à ces bogies, peuvent être déplacés dans le même sens afin que l'effort fourni à un bogie puisse aider à celui qui agit sur l'autre. Le sens de marche de la locomotive peut donc être inversé par le déplacement d'un or- gane qui relie ces deux mécanismes inverseurs.
La f ig. 7 montreune transmission analogue à celle de la fig. 6 mais dans ce cas l'arbre entraîneur 1 est immo- bile dans le sens axial. Par contre, en ce qui concerne les arbres entraînés et les roues dentées folles, la disposition est similaire. On a prévu deux organes d'accouplement 25 et 26 qui sont ealés sur l'arbre entraîneur 1 en pouvant cou- lisser axialement sur celui-ci. Une liaison par bielle est prévue pour leur commande simultanée. Par un mouvement ap- proprié de cette liaison on obtient l'accouplement des rou- es 20, 15 ou 13 à l'arbre entraîneur.
Pour les exemples constructifs montrés sur les figs. 6 et 7, il est apparent que, si les roues 13 et 20 sont accouplées à l'arbre entraîneur 1, la partie de l'arbre, com- priseentre les prganes d'accouplement, transmet la puissance à l'essieu extérieur et est, par conséquent, soumis à des
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efforts de tension qui peuvent provoquer un déplacement an- gulaire différentiel entre les roues 5 et 6 et, par consé- quent, entre les roues 15 et 16. L'usure des dents de ces roues peut donc devenir excessive.
Cet inconvénient peut être évité en ayant recours à la disposition montrée sur la fig.8, qui est analogue à celle de le fige 7, mais dans ce, cas on monte sur l'organe d'accouplement 26, adjoint à la roue den- tée folle et extérieure 20, une deuxième série de crabots 27 @ qui peuvent être engagés entre des saillies 28 solidaires de la roue 16. De plus, le manchon 14 est subdi- visé en deux moitiés de sorte que les roues 15 et 16 sont susceptibles de se déplacer angulairement l'une par rapport à l'autre.
Il est évident, dans ce cas, qu'aucune usure ex- cessive des dens des roues peut être produite par des solli- citations par torsion de l'arbre entraîneur*
Dans le ces d'une locomotive comprenant les dis- positionsdes figs. 7 et 8, les commandes des mécanismes in- verseurs les deux bogies peuvent être reliées entre-elles d'une manière simple pour synchroniser leur effort.
En pratique, des considérations d'encombrement peuvent empêcher l'usage d'un organe d'accouplement établi entre trois roues dentées destinées à engrener alternative- ment, comme dans le ces des figs. 5 et 8. La disposition mon- trée sur les figs. 9a et 9b (respectivement en élévation et en plan, parties coupées et arrachées) permet d'y remé- dier avantageusement. Cette disposition dérive de celle mon- trée sur la fig. 8. Les extrémités de l'arbre entraîneur 1 portent deux couronnes 29 et 30 avec des crabots et forment des organes d'accouplement passifs. En un point intermédiaire de cet arbre on monte un manchon 31 dont les extrémités com- portent également des crabots et qui constituent un autre organe d'accouplement passif.
Les roues dentées folles 13, 15,16 et 20, ainsi que les arbres entraînés 2 et 4, sont
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constitués comme sur la fig; 8. Chacune desdites roues com- porte un moyeu allongé dans lequel sont ménagées des rainu- res longitudinales 32 qui servent de logement à des nervures internes d'un manchon d'accouplement 33 qui peut être dépla- cé axialement. Les manchons 33 respectifs peuvent assurer ou rompre la liaisons. entre la roue 20 et la couronne 30 ou entre la roue 13 et la couronne 29 ou entre la roue 15 et le manchon 31 ou entre la roue 16 et le manchon 31, suivant le sens de leurs déplacements axiaux qui sont obtenus par des leviers articulés à des points fixes 34.
Ces leviers sont reliés entre-eux de manière que l'on obtienne, en syn- chronisme, la liaison des roues 13 et 20 par les couronnes 29 et 30/ à l'arbre entraîneur 1 et la rupture des liaisons des roues 15 et 16 d'avec le manchon 31 (fig. 9) ou, alternative- ment, la rupture de la liaison des roues 13 et 20 d'avec les couronnes 29 et 30 et l'accouplement des roues 15 et 16. par le manchon 31, à l'arbre entraîneur 1. Ges déplacements alternatifs des organes d'accouplement permettent d'obtenir une inversion (du sens d'entraînement des roues du bogie et quand cet effet agit sur les deux bogies, une inversion du sens de marche de la locomotive.
Pour les exemples montrés ci-dessus, la transmis- sion des efforts d'entraînement se fait pâr deux roues coni- ques dont les axes se trouvent dans un même plan ce qui im- plique généralement que l'on est obligé d'établir entre 1' arbre entraîné 2 ou 4 et l'essieu correspondant un couple de pignons droits auxiliaires. Mais il peut arriver que l'on désire supprimer cette liaison supplémentaire et que l'on veuille se servir uniquement de roues coniques dont les axes ne se coupent pas. On peut alors avoir recours à des roues avec dents hélicoïdales ou hypoldes tout en conservant le même principe d'inversion du sens de marche, du moment que les charges ou sollicitations des arbres et paliers ne
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deviennent pas excessives. La fig. 10 montre un exemple de cette variante, adapté au vas de la fig. 3.
On se rend compte, lorsqu'on utilise pour une loco- motive une transmission avec mécanisme inverseur comme cel- les décrites plus haut, qu'on peut monter les parties cons- titutives de cette transmission dans des boites ou carters suspendus élastiquement, les arbres entraînés étant reliés aux essieux des bogies par des accouplements articulés ou flexibles ce qui réduit le poids des pièces non-suspendues et diminue, en conséquence, l'usure de la voie sur laquelle circule la locomotive.
La fig. 11 montre, en élévation (parties en coupe), un dispositif complet établi selon l'invention et monté sur une locomot ive. Le propulseur principal, constitué par une turbine à gaz, ast alimenté avec du gaz par un générateur comprenant un compresseur d'air 2, du type axial, un dispo- sitif de combustion 3 et une turbine 4, entraînant le compres- seur et qui est agencée de manière à être traversée directe- ment et suivant un passage annulaire par le fluide actif dans une direction inclinée. De cette manière, on peut réa- liser la liaison entre le générateur et le propulseur 1 par un seul conduit annulaire et coudé 5.
Les gaz s'échappent hors du propulseur 1 par un seul conduit coudé 6 aboutissant à un conduit d'échappement incliné 7. L'air est admis au compresseur par une entrée d'air, orientée dans le sens de la longueur du véhicule (non-montré) et traverse une chambre de filtration 8 avec silencieux afin qu'une admission plus efficace soit obtenue quand le véhicule se déplace depuis la droite vers la gauche de la fig. 1. Les gaz d'échappement sont expulsés vers le haut par la sortie 9. Cet agencement des parties essentielles permet d'obtenir un écoulement ra- tionnel et sans heurts des fluides dans la machine et satis- fait aux exigences aérodynamiques de cet écoulement.
L'arbre
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moteur 10, du propulseur 1, traverse le passage des gaz et les paroislde chacun, des coudes 5 et 6 formes par ce passa- ge et il est protégé contre le contact avec les gaz par des écrans 11 et 12. Les extrémités de cet arbre 10 sont reliées respectivement aux transmissions à engrenages 13 adjoints aux ' bogies 14, ces transmissions étant analogues à celles décri- tes en se référant aux figs. 9a et 9b. La liaison de chaque extrémité de l'arbre 10, à la transmission correspondante, se fait à l'aide d'un joint universel 15. Le propulseur principal de la locomotive comprend un mécanisme auxiliaire avec une pompe centrifuge 16 entraînée par le rotor du gé- nérateur de gaz et qui sert à l'évacuation des dépôts hors de la chambre de filtration 8. Une génératrice électrique 17 est également reliée au rotor susdit.
On a recours à un mo- teur à combustion interne 18 qui peut être relié, par un ac- couplement inverseur, soit à un bogie par l'arbre de trans- mission et les. engrenages 19 qui entraînent les roues dudit bogie afin que la locomotive @ puisse être déplacée à l'aide de cette machine auxiliaire ou de secours 18 pour des opérations de rangeage, ou ce moteur peut servir à entraî- ner la pompe centrifuge 16, le génératrice électrique 17 et le rotor du générateur à gaz pour la mise en marche du pro- pulseur principal.
L'agencement général des différentes parties cons- titutives de ce dispositif est très efficace pour procurer une adhérence convenable à la voie tout en permettant un fonctionnement avec de bons rendements dex propulseur.
Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réa- lisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variante
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notamment celle où un échangeur de chaleur serait intercalé dans le conduit 'd'échappe ent san s qu'il en résulte des mo- difications importantes de la direction suivie par les gaz évacués ; ou celles ou, la locomotive devant pouvoir fonc- tionner d'une manière égale dans les deux sens de marche, ,les admissions d'air seraient orientées latéralement.
REVENDICATIONS
1. Locomotive automotrice comprenant, en combinai- son, au moins deux bogies ayant chacun au moins deux essieux, une turbine à gaz dont l'arbre de la roue fournit la puis- sanne nécessaire à la propulsion tout en pouvant tourner dans un plan transversal entre les deux bogies, une transmission à engrenages étant intercalée entre la roue de la turbine et celles des bogies et comprenant des arbres moteurs alignés établis de part et d'autre de la roue de turbine et dans le sens longitudinal du véhicule, ces arbres transmettant l' effort, par l'intermédiaire d'un mécanisme inverseur de mouvement et une liaison per engrenages, à au moins un es- sieu du bogie correspondant.