[0001] La présente invention se rapporte, comme indiqué, à certains perfectionnements apportés
aux propulseurs pour bateaux et barques. Ces perfectionnements sont plus particulièrement
destinés à obtenir une plus grande efficacité propulsive et à réduire les niveaux
de bruit et les fluctuations de pression.
[0002] Il est universellement.connu que la poussée développée par les propulseurs résulte
des différences de pressions existant entre les faces avant et arrière des propulseurs.
(voir :Gonzalo Perez Gomez : Correctiones a la teoria clasica de la impulsion y la
habilitacion de la misma para el diseno de propulsores, "Ingeneria Naval", Janvier
1983, et Gonzalo Perez Gomez : "Apuntes de Teoria del Bu- que", Course Edition 1982-1983.
Publication de la Escuela Tecnica Superior de Ingenieros Navales .
[0003] L'auteur a déjà démontré que l'efficacité du propulseur est plus grande lorsque la
surpression agissant sur la face arrière du propulseur est plus élevée comparativement
à l'aspiration s'exerçant sur sa face antérieure (voir: Gonzalo Perez Gomez, Ignacio
Baquerioz Briones, Juan Gonzalez Adalid : "Aplicaciôn de la nueva teoria de la impulsion
al diseno de propulsores. Comparacion con la teoria de las lineas sustentadoras".
Ingeneria Naval, Juillet 1983. Gonzalo Perez Gomez : "Application d'une nouvelle théorie
des moments à la conception de propulseurs à haute efficacité ayant une charge finie
à la pointe des pales". Mémoire présenté à la "West European Conference of Marine
Technologie, Paris, Juin 1984).
[0004] Or, la différence entre les pressions agissant sur les deux faces du propulseur augmente
quand celui-ci est cbn- çu demanière que la poussée par unité radiale de longueur
des sections annulaires du propulseur croit linéairement du moyeu vers les pointes
des pales et lorsque des plaques de fermeture sont montées sur les pointes des pales,
comme le montrent les figures I, 4 et 5 (détail 2).
[0005] Dans le brevet espagnol No 444 150, ce perfectionnement est revendiqué comme étant
obtenu en utilisant d'autres théories hydrodynamiques.
[0006] Après que ce brevet avait été esquissé, l'auteur a eu l'occasion de consulter les
antériorités internationales suivantes concernant l'installation de certaines plaques
de fermeture sur les pales de propulseurs, enroulés dans un cylindre coaxial à l'axe:
Brevet US No 170 937 du 14 Décembre 1875 de H.G. Cook et E.W. Barker.
Brevet US No 28 688 du 12 Juin 1860 de D.D.Porter.
Brevet US No 652 123 du 19 Juin 1900 de P.G. Lavi- gne
Brevet US No 695 389 du II Mars 1902 de S.A.Mal lace
[0007] Dans les brevets cités ci-dessus, et dans certains autres postérieurs, l'idée de
monter des plaques de fermeture aux pointes des propulseurs de manière qu'elles soient
tangentes à un cylindre coaxial à la droite de l'arbre du propulseur est revendiquée.
[0008] Il est alors évident que, en tenant compte des données de ces brevets antérieurs,
on est obligé de conclure que l'idée de monter une telle plaque de fermeture qui soit
tangente au cylindre circonscrit aux pointes du propulseur (voir Fig. 4) est universellement
connue.
Description de l'invention I. Importance de la contraction de la veine liquide passant
dans le propulseur et inconvénients des plaques de fermeture cylindriques.
[0009] La veine liquide passant par le disque du propulseur subit une contraction qui provoque
l'apparition de vitesses radiales induites dans le fluide (voir Fig. 3, détail 9).
[0010] Quand les propulseurs à haute efficacité décrits ci-dessus sont conçus de manière
que les plaques de fermeture soient tangentes au cylindre coaxial à la droite d'arbre
du propulseur, les plaques de fermeture interceptent les lignes d'écoulement αu fluide
(voir Fig.4). Ce faisant, il se produit un phénomène de séparation du courant et la
résistance visqueuse des plaques se déplaçant par rapport au fluide qui les entoure,
est augmentée. Ceci se traduit par une diminution de l'efficacité du propulseur.
[0011] De plus, les plaques de fermeture constituent des surfaces limites qui obligent le
mouvement du fluide sur la face arrière du propulseur d'être différent de ce qu'il
aurait été si la veine liquide s'était contractée libre - ment. En conséquence, ces
plaques modifient la distribution des pressions prévue par la théorie.
[0012] Quand les plaques de fermeture interceptent les lignes d'écoulement du fluide, c'est-à-dire
quand elles ne sont pas tangentes à la veine fluide, il en résulte des séparations
de 1-'écoulement (voir Fig. 6) ayant pour conséquence, l'apparition de mouvements
turbulents qui provoquent aussi des phénomènes de cavitation dans la région située
en avant du propulseur.
[0013] Une telle cavitation est une cause de bruit considérable et contribue à augmenter
les forces de pression exercées par le propulseur sur la coque du bateau.
2. DESCRIPTION DE L'INVENTION
[0014] Afin d'éliminer les inconvénients mentionnés ci-dessus, on a imaginé d'utiliser des
plaques de fermeture montées de manière à ne pas être tangentes au cylindre circonscrit
autour du propulseur (voir Fig. 4).
[0015] Lorsqu'on calcule les caractéristiques hydrodynamiques du propulseur, il est nécessaire
de calculer la loi de variation axiale du rayon de la surface de révolution . r-f(x)
qui entoure la veine liquide (voir Fig. 2). L'intersection d'une telle surface avec
les sections des pointes du propulseur, plaques de fermeture exclues, doit aussi être
déterminée (courbe 17, Fig.5).
[0016] Les surfaces du propulseur extérieures à la surface entourant la veine liquide doivent
être éliminées (région 18 de la Fig.5).
[0017] Il est évident que les sections des pointes (courbe 17, Fig.5) de ce nouveau type
de propulseur ne sont pas cylindriques car le rayon de la pointe croit de façon monotone
de son bord arrière à son bord avant.
[0018] Dans ce nouveau type de propulseur, les plaques de fermeture doivent être conçues
pour s'étendre tangentiellement à la surface entourant la veine liquide, comme indiqué
- sur la figure.5. En conséquence, le rayon de courbure de ces plaques varie axialement
et il en est de même avec l'angle que les sections méridionales des plaques de fermeture
forment avec les sections méridionales des pales des propulseurs. La génératrice des
plaques de fermeture (voir liqne 19, Fig.5) doit être tangente à la surface extérieure
entourant la veine liquide (surface 3 de la Fig. 5).
[0019] Il convient de souligner qu'il est important que lesplaques de fermeture soient tangentes
à la surface entourant la veine liquide car s'il n'en est pas ainsi, l'efficacité
maximale dans l'élimination du phénomène de séparation de l'écoulement produit quand
les lignes d'écoulement passent au-dessus des plaques de fermeture, n'est pas réalisée.
3. Avantages du nouveau perfectionnement
3.I. Réalisation d'une meilleure efficacité propulsive que
celle obtenue présentement.
[0020] Selon la référence 3, de Gonzalo Perez Gomez, Ignacio Baquerizo Briones, Juan Gonzalez
Adalid : "Aplicacion de la nueva teoria de la impulsion al dineo de propulsores. Comparacion
con las lineas sustentadoras". Ingenieria Naval, . Juillet 1983, l'efficacité la plus
élevée peut être obtenue actuellement en calculant les pales des propulseurs de telle
manière que la distribution radiale de la poussée, par unité de longueur, correspondent
aux éléments annulaires de la pale soit approximativement linéaire et aille en augmentant
du moyeu vers la pointe. Des plaques de fermeture appropriées doivent être placées
dans les pointes de pales ayant la largeur convenable de façon à convenir à la poussée
qui est requise dans les éléments de pointe annulaires.
[0021] Avec le type de propulseur où les plaques de fermeture sont enroulées en un cylindre
circonscrit autour de celui-ci, on obtient une efficacité considérablement plus élevée
comparativement aux propulseurs classiques. Grâce au perfectionnement proposé, qui
consiste à enrouler les plaques de fermeture au-dessus de la surface de révolution
enfermant la veine liquide, on obtient une efficacité encore plus élevée que celles
mentionnées précédemment, du fait de la réduction des forces visqueuses s'opposant
au mouvement des plaques de fermeture.
3.2. Réduction de l'intensité des bruits émis par le propulseur et de l'intensité
des forces de pression s'exerçant sur la coque du fait du propulseur.
[0022] L'intensité des bruits produits par le propulseur et celle des forces de pression
exercées sur la coque du bateau dépendent essentiellement de l'importance de la cavitation
qui se développe dans l'écoulement autour du propulseur.
[0023] Du fait qu'on a affaire à un propulseur où une charge finie s'exerce sur les pointes
des pales, l'aspiration agissant sur la face antérieure est moindre que celle créée
dans les propulseurs classiques et, par conséquent, l'importance de la cavitation
sur les pales du propulseur est moindre.
[0024] Les phénomènes de séparation de l'écoulement sur lesplaques de fermeture ne se produisent
pas car celles-ci s'enroulent au dessus de la surface entourant la veine liquide et,
de ce fait, la cavitation associée à cette séparation n'existe pas, à la différence
de ce qui se produit avec les propulseurs dont les plaques de fermeture s'enroulent
au-dessus du cylindre circonscrivant le propulseur. Il convient de remarquer qu'avec
les types de propulseurs les plaques de fermeture interceptent les lignes d'écoulement
du fluide. 3.3. Augmentation de l'efficacité du gouvernail.
[0025] Comme l'on sait, la réponse du bateau à l'action du gouvernail dépend de sa géométrie
et est fonction du carré de la vitesse d'incidence de l'eau sur le gouvernail.
[0026] Un propulseur ayant une charge finie aux pointes des pales et comportant des plaques
de fermeture envoie, vers le gouvernail, un courant d'eau plus concentré qu'un propulseur
classique où le flux de l'eau est étalé aux pointes des pales. En conséquence, le
premier type de propulseur rend le gouvernail plus efficace que le second.
[0027] Un propulseur ayant une charge finie aux pointes des pales et comportant des plaques
de fermeture enroulées autour de la surface de révolution qui encercle la veine liquide
force le courant d'eau envoyé vers le gouvernail à devenir plus uniforme et même à
se contracter car, au bord arrière de la section des pointes, le rayon du propulseur
est plus petit que celui d'un propulseur classique ayant le même diamètre nominal.
3.4 La forme les matières et les dimensions peuvent varier ainsi que tout ce qui est
accessoire et secondaire à condition de ne pas altérer, changer ou modifier les principes
essentiels des perfectionnements décrits ci-contre.
[0028] Les termes dans lesquels le présent mémoire est rédigé sont certains et exposent
avec précision les perfectionnements décrits et ils doivent être interprêtés dans
un sens large et non pas dans un sens plus limité.
4. Description des figures.
4.I Figure I.
[0029] Cette figure représente, de manière non limitative l'intersection d'une pale de propulseur
(I) et de la plaque de fermeture associée (2) par un plan passant par la droite d'arbre
du propulseur.
[0030] Sont esquissés sur cette figure, le plan d'intersection avec la surface de révolution
qui entoure la veine liquide .(3) et le fait que la plaque de fermeture (2) est tangente
à la surface de révolution qui entoure la veine liquide (3) qui, en même temps, a
un plus grand diamètre en avant du propulseur qu'après celui-ci.
4.2. Figure 2.
[0031] Cette figure est une vue en perspective d'un aspect possible de la surface de révolution
(3) qui encercle la veine liquide.
[0032] Sont aussi esquissés sur cette figure deux sec- ions génériques situées respectivement
en avant (4) et en arrière (5) du propulseur, la droite d'arbre (8), deux axes de
référence cartésiens (6) et une section générique (7) d'abscisse x et de rayon r.
En même temps le fait a été représenté que la section (4) appartient à un cercle dont
le rayon est plus grand que celui de la section (5). 4.3. Figure 3
[0033] Cette figure représente l'intersection (3) entre la surface de révolution qui encercle
la veine liquide et un plan générique qui contient la droite d'arbre (8).
[0034] On a également représenté sur cette figure les composantes radiale (9) et axiale
(10) du secteur vitesse (II) correspondant à une ligne d'écoulement enroulée dans
la surface (3). 4.4. Figure 4.
[0035] Cette figure est une vue en perspective d'une pale générique (I) d'un propulseur
ayant un moyeu. (I2) et dont la plaque de fermeture est tangente au cylindre circonscrit
(13) au propulseur lui-même.
[0036] Sont également esquissés sur cette figure la surface de révolution (3) qui entoure
la veine liquide, la section rectiligne (14) du cylindre (13) et le fait que la surface
(3a) intercepte la plaque de fermeture (2).
[0037] La référence (15) désigne une génératrice de plaque de fermeture qui est parallèle
à la génératrice de cylindre (13).
[0038] La référence (16) désigne l'intersection entre la plaque de fermeture et la pale
de propulseur.
4.5. Figure 5
[0039] Cette figure représente en perspective une pale générique (I) d'un propulseur ayant
un moyeu (12) et dont la plaque de fermeture (2) est tangente à la surface de révolution
(3) qui entoure la veine liquide qui croise le propulseur.
[0040] Sont esquissés sur cette figure : le cylindre (I3) coaxial à la droite d'arbre (8)
qui a un rayon égal à celui du bord antérieur ue la section de pointe du propulseur
et à celui de la section rectiligne (I4) de ce cylindre.
[0041] La référence (17) désigne l'intersection entre la pale de propulseur (I) et la surface
de révolution (3) qui entoure la veine liquide.
[0042] La référence (18) désigne l'aire de la pale extérieure à la surface de révolution
(3).
[0043] La référence (19) se rapporte à une génératrice de plaque de fermeture qui doit être
tangente à la surface de révolution (3).
4.6. Figure 6
[0044] Cette figure est une vue en perspective d'une pale de propulseur générique (I), le
cylindre (13) étant circonscrit par le propulseur, tandis qu'une ligne d'écoulement
(20) s'enroule à la surface de révolution qui entoure la veine liquide.
[0045] Une telle ligne d'écoulement (20) est interceptée par la plaque de fermeture (2)
au point A et progresse au dessus de cette plaque de fermeture jusqu'au point B où
se produit une séparation et,par conséquent, une cavitation à l'intérieur des tourbillons
(21) est aussi produite. Ces tourbillons suivent son mouvement de manière asymptotique
jusqu'à ce qu'ils poursuivent leur enroulement en aval sur la surface de révolution
qui entoure la veine liquide.