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DISPOSITIF DE PROPULSION.
L'objet de la présente invention est -un dispositif de propulsion, en particulier peur la propulsion des navires. Le navire est propulsé au moyen d'un entraînement hydraulique au lieu de la propulsion par torsion mécanique antérieurement utilisée. Cette dernière comporte'en général non
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seulement au moins un arbre de CiÓuh6s un dispositif de- sulag9 ùn engrenage réduateur Jf."s-ible.9 et 0.9 pour la transmissi0l19 mais encore au moins un volant, urse bielle un vilebrequins, etc., faisant partie de la ma-
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chine du navire. c Toute? ses parties sont reliées rigidement entre elles et présentent, dans leur ensemble.9 un important moment d'inertieo Les pales des hélices de navire sommes subissent une flexion et 1-'arbre de douche,., une torsion.
La plupart des pièces de 196ntr-aîn,--mant mécanique connu peuvent présenter une usure relativement considérable-. L9entraÎnement connu peut causer des vibrations du naviloeo De plus, au cours de la traversée dans le cas de navires 3.des les- pale-s de 13hélice peuvent sortir' au-dessus du niveau de l'eau et,, par suite,, travailler avec; uri mauvais rendement. Les
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navires à. propulsion mésanique ont le plus souvent besoin de remorqueurs pour déborder des quais et ils ne peuvent pas facilement virer autour de leur axe vertical centrale ce qui peut constituer un inconvénient pour la
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manoeuvre dans les bassins étroits des ports, et en pÊ1rticuliers donner lieu à. des pertes de temps.
En outre, la machine du'navire doit être au même niveau que 1?hélice et généralement être disposée dans la région 'eentrale du nawire, où la plaee disponible a le- plus de valeur et où elle occupe une place utile considérable.
En vue d9éviter ces inconvénients, le dispositif de propulsion, conforme à 1-'invention, comporte une hélice à au moins deux pales, caractérisée en ce que ladite hélice présente un canal axial d'adduction d'un fluide sous pression et, à partir dudit canal, des canaux dérivés répartis dans les pales et.dont les orifices de sortie sont situés sur les arêtes arrière (considérées dans le sens de rotation) des pales, dans le but d'en= traîner l'hélice par effet de réaction du fluide sortant.
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On pourrait également désigner l'objet de l'invention par l'expression d'hélice-turbine à réaction.
Par des recherches et comparaisons portant sur l'allure des lignes hydrodynamiques des surfaces intérieures des canaux formant turbine et des surfaces extérieures d'un organe rotatif servant de propulseur., on a pu observer une certaine coincidence, qui a fourni la solution avantageuse du problème de construction., sans aucune diminution par rapport à la précision théorique- soit de la turbine., soit du propulseur.. Le rendement maximum peut donc être atteint aussi bien pour l'un que pour l'autre de ces éléments.
Egalement réparties sur la longueur de chacune des pales du solide de révolution, les composantes de force tangentielles et dirigées dans le sens de rotation de la turbine, s'opposent aux composantes de résistance de l'eau, dirigées en sens inverse-, sur l'hélice;, dont elles ne'sont séparées que par la mince paroi de la pale creuse. Grâce à ce mo- de d'entraînement selon lequel 1'impulsion motrice et le travail fourni agissent dans un même organe rotatif, les efforts de flexion des pales peuvent être réduits au minimum et, d'autre part., il ne subsiste plus aucun effort de torsion de l'arbre du propulseur.
Bien qu'avec ce mode de propulsion, le fluide parcoure'les canaux de la turbine à réaction en entrant suivant l'axe et en sortant tangentiellement à la périphérie,. c'est-à-dire en sens inversa du parcours d' une turbine ordinaire, l'excès d'énergie dynamique de l'eau sortante n'est pas perdu, mais peut encore,, sous forme d'énergie de réaction dans l'eau à travers laquelle le navire se déplace et dont l'organe rotatif est entou- ré, produire un couplage de réaction favorable, qui est égal et opposé au couple de rotation de la colonne d'eau, légèrement entraînée en rotation, par suite du remous de 1-'hélice, et produire un état d'équilibre qui l' oblige à garder une direction axiale.
Cette énergie., qui., autrement, serait perdue, peut ainsi être utilisée- à la propulsion du navire, en évitant la formation de tourbillons nuisibles, ce qui peut produire une augmentation de rendement atteignant 18%.
Le dispositif,, objet de l'invention, peut être utilisé dans d' autres domaines par exemple comme pompe à basse pression, à grand débit et à faible hauteur d'élévation du liquide,, ou, sous ferme d'hélice-turbine actionnée à l'air comprimé, comme propulseur d'avion, comme ventilateur de refroidissement, l'air comprimé issu du compresseur étant tout d' abord refroidie de sorte que, par suite de l'abaissement de température consécutif à son expansion après la traversée de la turbine et de son mélange avec l'air propulsé,, il produise un refroidissement de celui--ci,, ou comme petite turbine à réaction à entrée d'air axiale., spéciale pour les alésages faibles des tuyères de vaporisation des moteurs à huile lourde à grande vitesse., et à arbre sans vibrations.
Les dessins annexés montrent des formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La figo.l est une coupe longitudinale d'une partie du dispositif de propulsion; fig. 2 est une vue de face d'une hélice bipale; figo 3 est une vue de face, avec coupe partielle, d'une-hélice tripale; figo 4 représente, en élévation., avec coupe partielle, une hélice en position de marche arriérée figo 5 représente, en élévation, une hélice dans la position de virage sur babord; figa 6 représente en perspective une hélice dans la position de marche avant; figo 7 montre un dispositif à deux hélices dans la position de
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virage sur babord; fige 8 montre un détail de la figo 7; fige 9 est le schéma d'un dispositif de propulsion pour navire.
Une hélice comporte au moins deux pales 1, disposées autour du
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moyeu 2. adjacent à 15extrémité* 6 d'un palier de support 5. à égale dis- tance entre elles et de forme semblable, comme le montrent les fige 2 et 3. Les pales 1 sont creuses et comportent deux canaux de traversée 3, dont les sorties sont situées sur les arêtes arrière des pales, dans le sens de leur rotation, lesdits canaux se réunissant, à l'intérieur en un canal d'adduction 3'. Les surfaces des parois des canaux de traversée 3, 3' sont conformées en surfaces de rotors de turbine et la surface extérieure des pales 1 est conformée en surface d'hélice.
La courbure favorable pour ces surfaces est déterminée par les essais, de manière à donner un bon rendement aussi bien à l'élément-turbine qu'à l'élément-héliceLa seule pièce reliée rigidement à l'hélice est un arbre creux 4, réduit à la longueur d'un simple raccord, pour le guidage- de- l'hélice et l'adduction axiale de l'eau sous pression à la turbine, la longueur dudit arbre 4 n'étant que peu supérieure à celle-d'un corps de palier 5, dans
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lequel l'hélice peut tournerg sans être reliée à aucune autre masse tour- nante. Ce dispositif hydraulique a donc un moment d'inertie très- inférieur à celui d'un dispositifmécanique.
L'une- des extrémités de l'arbre creux'' est enfoncée'rigidement dans le moyeu 2son autre extrémité est pourvue
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d'un filetage et s'appuies par l'intermédiaire d'une rondelle-89 sur-l'ex= trémité- 7 du palier de support 5. L'arbre creux 4 est maintenu dans le corps de palier 5 au moyen d'un écrou 9 et d'un cantre--'oerou 9' Dans ledit corps de palier 5 sont prévues plusieurs rainures de graissage 10. L'une des extrémités dudit palier 5 porte un filetage 11, au moyen duquel une-conduite d'arrivée incurvée 12 est vissée- sur- le- corps de palier 5.Cette conduite
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d'arrivée 12 sert à l'adduction d'eau sous- pression,, pour' Pact'ionneIll6!lt;' de l'élément turbine du corps tournant.
La section de la-conduite d'arrivée 12 au voisinage du filetage Il est circulaire, sa forme's'aplâtit'ensuite et redevient circulaire au voisinage de sa partie verticale, comme le mon-
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tre la frigo 1. Une entretoise'sensiblement verticale 13 aboutit à la partie supérieure- du palier et à la conduite 12, pour renforcer l'ensemble-. La par-
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tie inférieure du corps de palier porte une- entretoise 14, pourvue- d'un tolul'ilion 19 montée sur palier dans une partie de la coque du navire. D'autres formes d'exécution peuvent être imaginées sans cette entretoise 14 comme le montrent les fïgo 4s 5e 6 et 9.
La conduite 129 qui, dans cette partie est de forme rectiligne, traverse-la eoque du navire 16 et.-à l'intérieur de celle-ci, est montée- dans un arbre de commande 17, lui=même--monté- en deux points dans des douilles de guidage 18, 18' et'dans une boite de- près-
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se-étoupes 19, avec liberté de muieinent de 'rotation et de translation. La , conduite d'arrivée- 12 peut ainsi tourner'par rapport a un6 conduite 12' d' eau sous pression.
Ladite conduite 12' d'eau sous pression est--monté fixe dans la boîte de presse-étoupes 19-o au'dessus de laquelle elle s'inéurve et s'étend dans la direction d'une pompe 20, comme le montre-la fig. 9-a La douille de guidage 18 et la boite de presse=é-toupes--19 sont portées sur le coque du navire et la douille- de guidage 18' et la boite de presse-ëtou- pes 19' sont montées fixes, par 1 intermédiairë- d'un moyen connu quelconque, sur ladite coque.
Le navire est gouverné par rotation de learbre de- direction 17 it, par suites de 1.9héli6: Bien que le sens de rotation âé 'l'hélice, déterminé par la construction de 1-'élé-mnt turbine contenu à son intérieur soit toujours immuable, c'est-à-dire qu'iL puisse être seulement soit dextorsum', soit sinistorsum. et ne puisse., -par conséquente être inversé, éeci n'a pas grande importance en ce qui concerne la marche arrière d un véhicule pourvu de ce système de propulsion, car l8ax b^ë -d9hélzce 1,.9 réduit' à la longueur d9un simple raccords permet l'orientation de'l'hélice suivant toute l'étendue d9un arc de'3600 dans le plan'horizontal;
, de sorte-que, comme dans le cas de libellée du type- VoithSchneider,9 l'hélice joue le rôle d'un gouvernail, et non pas seulement celui d'un gouvernail passif @ limité à un certain secteur-de virage et entièrement inefficace lorsque le
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navire est à l'arrêt$) mais bien le rôle d'un gouvernail actif, suscepti- ble, dès qu'il est écarté de sa position de repose de fournir 1-'impulsion motrice, dans n'importe quelle direction par rapport à l'arbre de comman- de, y compris la marche arrière, pour laquelle l'hélice est orientée à 180 de sa position de marche avant, comme le montre la figp 4. Il peut aussi être prévu un gouvernail auxiliaire 22.
Pour mettre à profit cette' faculté d'orientation -considérable, il peut'être prévu,, au lieu d'une hélice unique, plusieurs hélices de ce type, disposasse en général par paires, symétriquement des deux côtés de l'axe du gouvernail et à la même profondeur, sur un cadre approprié fixé audit axe, comme le montre la fig. 7. Grâce à l'écartement ainsi obtenu entre les hélices et la coque, il n'y a pas d'obstacle au cou- rant arrivant auxdites hélices:avantage qui peut contribuer à l'améliora- tion du rendement.
L'arbre de direction 17 est actionné par un dispositif connu quelconque (non représenté) actionné par la roue de'la barre 21 dans la timonerieo Le déplacement de ladite'roue permet de reconnaître quelle direction d'attaque a, ou aura-, l'hélice. Dans ce but, une des poignées de la'roue de la barre, y pourvue d'un repère à cet effet et correspondant à la position de l'hélice, montre à tout moment la direction d'attaque de l'hélice dans 1-'eau.
Pour éviter la sortie des pales de l'hélice au dessus du niveau de Peau, inconvénient inévitable dans le cas du système de propulsion mé- canique, par suite de l'invariabilité de la-position de l'hélice par rap- port à la coque du navire, et qui se manifeste de façon particulièrement désavantageuse dans le cas' de navire? non chargés et qui donne -au navire, -au lieu de sa vitesse rapide une vitesse- fortement -ralentie$) on peut, con- formément aux fig.
4, 5 et 69 déplacer verticalement, suivant les circons= tances et nécessités du moment, l'arbre- de direction 17 et, avec lui, la conduite d'arrivée 12 et l'hélice (déplacement également possible dans le cas de plusieurs hélices) afin'de maintenir celle-ci à sa profondeur nor- male de marche. Le navire non chargé peut ainsi être propulsé avec le meil- ¯ leur rendement et atteindre une vitesse inconnue auparavant. Les avantages d'exploitation, en ce qui concerne l'économie de temps et de combustible., sont alors évidents; en particulier lorsqu'il s'agit, comme le cas en est fréquente de traversées sur de longues distance-s.
Les figo 7 et 8 montrent un exemple de réalisation comportant deux hélices. L'hélice est conformée de la même manière que dans la forme d'exécution ne comportant qu'une hélice et ci-dessus décrite. L'arbre creux
4 est monté fixe dans le moyeu 2 de l'hélice et à rotation dans le corps de palier 5. Le moyeu 2 s'appuie sur 1 s extrémité 6 du corps de palier 5et l' arbre 4 est maintenu dans le palier aux moyens de l'écrou 9 et du contre- écrou 9' et porte la rondelle 8, qui s'appuie sur 1-'extrémité 7 du palier.
Le corps de palier 5 porte un filetages, au moyen -duquel il est fixé dans une enveloppe 24 et il s'appuie par son épaulement 25 à l'extrémité- ouver- te de l'enveloppe- 24, éventuellement avec adjonction de dispositifs d'étan- chéité. A l'intérieur de la paroi de 1-'autre-extrémité., fermée, -de l'en- veloppe 24, sont prévus des évidements 26, formant une pointe centrale 27, dans le but de diriger le fluide soua pression servant à l'entraînement de l'élément turbine, vers le centre de l'arbre creux.
A l'enveloppe 24 abou- tit une conduite d'arrivée 28, de section elliptiqueo Les deux hélices de cette forme d'exécution sont de conformation pratiquement semblable et les deux conduites d'arrivée 28 affectées à ces deux hélices se réunissent én un point commun 29, en une conduite 12, montée à rotation. Pour le renfor- cement de l'ensemble, il est prévu, entre-les enveloppes 24 et une pièce- d'entretoisement commune 31, pivotée sur une pièce 32 appartenant à la co- que du navire, des entretoises 30, pratiquement horizontales.
La paire d' hélices peut être orientée de 360 dans le plan horizontal etelle peut être montée avec faculté de translation dans le plan vertical et être pour- vue d'un gouvernail auxiliaire 22.
Le schéma d'une installation de navire est montré à la fig.-9.
Dans son principe., le fonctionnement est cyclique. La quantité
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d'eau nécessaire à l'actionnement de l'élément-turbine est tirée de l'eau dans laquelle le navire se déplacé au moyen d'une pompe 20, en général alternative,car de type 'de pompe fonctionne en général avec un meilleur rendement que la pompe centrifuge. La pompe 20 et reliée à un réservoir 33,
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rempli d'eau, par l'intermédiaire'd9une crépine d'aspiration 34 et d'une conduite d'aspiration 35. L'eau pompée- est amenée, à la pression convenable par les conduites 12s 1's à lehélîcé et, de noiveà.9 évacuée dans l'eau ambiante.
Pour le réglage de la propulsionune conduite dérivée de
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décharge 36, issue de la conduite d' éau sous pression 12' et débouchant à l'air libre, perme-t d'évacuer directement une partie de l'eau propulsée au travers de- là paroi latérale du navire-, quelque peu au-dessus de la ligne de flottaison. Une vanne 38, par exemple du type à pointeau., est inter-
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calée sur ladite conduite 36 et-peut, par l'intermédiaire d'urï système- dé- leviers -39 et d'une bielle de commande 40, être ouverte plus ou-moins., pour régler la quantité d'eau propulsée traversant, d'une part, la conduite de décharge 36, et d'autre part, la conduite d'eau sous pression 12'.
Suivant la quantité d'eau propulsée qui s'écoule à travers les conduites 12, 12'
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et 12hélice., on peut faire varier le nombre de tours de ladite hélice-et, par suite, la vitesse du navire. La bielle 40 est pivotée à son extrémité inférieure 41 sur la coqûe du navire et son extrémité'supérieure 42 est re-
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liée, par une tige 43p pourvue d9un"filetagep à une rôue de commande t,,L,.s En faisant tourner ladite roue de comumde., on peut modifier linclinai# son de la bielle 40 et, à travers le système de leviers 39, fermer ou ouvrir la vanne à pointeau.
L'ouverture totale de la vanne à pointeau, sous l'effet de laquelle la totalité de l'eau propulsée retourna à l'eau ambian-
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te à travers la conduite de décharge 36, correspond à- l'arrêt de 1=hélice et, par suite, du navire, et, lorsque ladite vanne est camplètement fermée, la totalité de 1,'eau propulsée s'écoule à travers. les- conduites 12, 12' et l'hélice et cette dernière .fonctionne- à toute puissance. Toute position intermédiaire entre ces- deux extrémités correspond à une puissance par- tielle de ladite hélice.
Un manomètre 45 est relié par une conduite 46 à la conduite dé pression 12.La déviation de 1-'aiguille dudit manomètre 45étalonné à cet effet)indique à chaque instant, indépendamment de la roue de la barre 21 et de la roue de commande 44, la puissance du propulseur à réaction, en fonction de la pression dans la conduite- d'eau sous pression.
La concentration de la roue de la barre et de la roue de commande, desquelles dépend toute la manoeuvre du navire; sur un même axe comme le montre la fig, 9, constitue'une simplification additionnelles car ces deux organes ensemble sont confiés à un seul homme.
De la sorte, la manoeuvre du navire peut s'effectuer de façon bien
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plus simple, plus sûre et plus rapide qu'aritérieùrementô Par exemple, le navire peut-aisément déborder du quai par ses propres moyens;, en évitant toutes les complications'des services de remorquage. De même, le navire peut pivoter autour de son axe vertical milieu, avantage- particulièrement précieux lors de la manoeuvre dans des ports à bassins étroits.
Il est inutile que la machine motrice du navire soit disposée
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au niveau de l'hélice, ni dans l'espace, particu1ièment précieux,j1 du mi- lieu du navire, elle peut être prévue à n'importe quel endroit de celui-ci,,
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par exemple, sur un pont quelconque.oùà '.'arrière, car l'emplacement du groupe des machines est entièrement indépendant de lhélice.
Comme l'ensemble de propulsion a un faible moment d'inertie, il peut être aisément adapté aux conditions extérieures et, par le plus gros temps, le nombre de tours du propulseur à réaction peut être adapté instantanément à l'énergie des fluctuations de courant résultant des lames.
Les chocs de torsion, qui se produisent fréquemment par'gros temps avec le mode de transmission mécanique de l'énergie, et les vibrations du navire et surcharges de la machine et de l'hélice-qui en résultante peuvent être supprimés. On évite ainsi'les avaries et le navire maintenir peut sa vitesse inchangés,9 même par grosse mer
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Les mécanismes intermédiaires compliqués tels que les engrenages et couplages de précision;, les commandes de turbines, sont supprimés, de telle sorte que les frais d'achat, de montage et d'entre';' tien ainsi que l'usure sont diminués.Le personnel nécessaire à la manoeuvre des machines peut être diminué en nombre.
Revendications.
1. Un dispositif de propulsion à hélice comportant au moins deux pales et comprenant un canal d'arrivée axial pour un fluide sous pression et des canaux dérivés à partir dudit canal d'arrivée, ces dits canaux dérivés étant répartis dans les pales, les orifices de sortie'des dits canaux dérivés étant situés sur les bords postérieurs des pales, considérées dans le sens de leur rotationde sorte que l'hélice soit entraînée par réaction du fluide sortant.