Brevet FR2012786A1 — publié le 19700320

La présente invention se rapporte à des pales d'hélice de bateaux à corps creux et à un procédé de fabrication de ces pales. On fabrique déjà depuis un certain temps dés hélices pour bateaux et avions, ainsi e|ue des rotors pour turbines et pom-5 pes à eau, qui compte nnent des pales constituées par une racine massive munie d'une embase, et par un corps creux soudé à la racine Le corps creux d'une pale d'hélice de bateau est habituellement fabriqué à partir de deux plaquesd-'épaisseur uniforme. auxquelles on a donné, par déformation plastique, des formes conçues respecti-10 vement pour la face de dépression et le face de pression de la pile. Les deux plaques sont soudées l'une à l'autre le long des bords qui forment la périphérie de la pale. Cette structure creuse formée par ces plaques est fréquemment renforcée par des nervures et longerons intérieurs qui sont soudés aux plaques . Suivant uns 15 variante, on peut réaliser une construction monocoque renforcée en épaississant les deux plaques aux endroits appropriés, ce,que l'on obtient en soudant sur les plaques un certain nombre de raidlsseurs qui ont été moulés par compression à une forme conforme à celle des surfaces internes des plaques mentionnées plus haut, avant d'assem-20 bler celles-ci par soudage. Un inconvénient, parmi d'autres, de la technique connue antérieurement, consiste dans la difficulté que l'on éprouve, dans la fabrication des hélices de grande dimension, à obtenir par déformation plastique, avec une précision suffisante, la forme ap-25 propriée pour les grandes plaques qui sont destinées à former respectivement la face de dépression et la face de pression du corps de la pale. Cette difficulté restreignait jusqu'à présent l'utilisation de ces modes de construction aux hélices d'une dimension pas trop importante. 30 Le but de l'invention est d'éliminer ou, au moins de ré- les inconvénients duire considérablement/qui sont lies à la fabrication des pales d'hélices déjà connues antérieurement, en particulier-pour les héli ces des navires de fort tonnage. La présente invention a pour but de créer un corps de 35 pale d'hélice creux, capable de résister à des contraintes mécaniques considérables et dont la fabrication ne nécessite pas la déformation plastique de plaques r-igideg&e grande dimension suivant des formes compliquées capables de correspondre respectivement à la totalité de la face de dépression ou de la face de pres-40 sion du coprs de la pale. 69 23865 2 2012786 Une pale d'hélice à corps creux suivant l'invention est principalement caractérisée en ce que le corps de la pale est com-' posé de plusieurs tranches en caisson dont chacune s'étend entre deux surfaces parallèles entre elles, et transversales à l'axe '5 longitudinal du corps de la pale, chaque tranche comprenant deux parois latérales, dont chacune forme une partie de la-face de dépression ou de la face de pression du corps de la pale. L'axe longitudinal du corps de la pale, est dans le présent mémoire, une ligne droite qui passe par le centre de l'embase 10 de la pale et par le -point de la .pale qui est le plus éloigné de l'axe de rotation de l'hélice. Suivant la forme du corps de la pale, les tranches en caisson peuvent être droites ou courbes. Les .surfaces•parallèles entre elles qui délimitent lesdites tranches seront donc en con-X5 séquence, planes, cylindriques ou coniques; - Chacune des parois latérale d'une même tranche en caisson peut être fabriquée à partir d'une seule plaque d'épaisseur uniforme, ou de plusieurs plaques ayant chacune une épaisseur uniforme sur toute son étendue les épaisseurs variant d'une plaque 20 à l'autre et ces plaques étant soudées dé telle façonqué l'épaisseur de la paroi latérale diminue par paliers en direction du bord d'attaque et du bord de fuite du corps de la pale. Pour les parois latérales des tranches du corps de la pale qui sont plus-éloignées de la racine de cette pale, on peut utiliser dés plaques 25 plus minces que celles utilisées pour les tranches plus rapprochées de la racine de la pale. Les deux parois latérales de chaque tranche sont reliées entre elles, en partie, par des nervures transversales à l'axe longitudinal du corps de la pale et, en partie, par des longerons qui s'étendent entre les parois latérales, pa-30 railélément à l'axe longitudinal du corps de la pale. Pour obtenir la résistance mécanique maximale, lés nervures de chaque tranche doivent être placées et soudées aux parois latérales à une distance aussi grande que possible de la racine de la pale, du fait que les parois latérales, étant de même épaisseur au moins dans chaque 25 tranche, dans la direction longitudinale du corps de la pale, sont exposées à cet endroit à des contraintes plus faibles qu'à plus grande proximité de la racine de la pale. La charge quï s'exerce sur un corps de pale creux dans les conditions normales de fonctionnement est essentiellement distribuée de telle sorte, que la face de pression est exposée à des 69 23865 3 '2012786 contraintes de traction allant de la racine vers la pointe parallèle aux longerons et transversale aux joints soudés entre tranches et que la race de dépression est exposée à des contraintes de compression. En ce qui concerne la résistance mécanique, il convient d'apporter des soins; particuliers aux joints soudés transversaux à la direction longitudinale de la fa-ce de pression du corps de la pale, par. exemple-, en lissant à la meule les amorces de fractures le long du joint soudé,' aussi bien à l'extérieur qu'à l'intérieur des parois latérales qui forment la face de pression. Suivant l'invention, ceci .est rendu possible par le procédé de fabrication du corps de la pale .qui consiste à jO assembler les éléments de ce corps pan .soudage suivant un certain ordre. Ce procédé de fabrication est essentiellement caractérisé en ce que le corps de la pale est construit par tranches,, en partant de la racine et en se dirigeant vers la pointe de la -pale, chaque tranche successive étant montée sur la tranche immédiatement 15 précédente, en commençant par la paroi latérale qui a été déformée pour constituer une partie de la face de pression du corps de la pale, qui est soudée sur la paroi correspondante de la.tranche précédente et sur les longerons, et en continuant par la paroi latérale qui a été déformée pour constituer une partie de la face 20 de dépression du corps de la pale et qui est ensuite soudée sur la paroi -latérale correspondante de ;la tranche précédente et sur les : longerons, les nervures étant, ensuite soudées aux parois-, latérales et aux longerons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention 25 apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, La Fig. 1 représente une pale d'hélice de bateau suivant l' invention, en partie en ooupe ; Les Fig. 2 et 3 représentent des coupes prises suivant 30 les lignes II-II et III-III respectivement de la pale d'hélice représentée sur la Fig. 1 ; La Fig. 4 représente une variante de construction du corps de la pale. Les Fig. 1 à 3 représentent une pale d'hélice constituée 35 par une racine de pale 1 en acier coulé, qui comporte une embase de pale 3, et par un corps de pale 13 qui est lui-même composé de trois tranches en caisson 5, 7 et 9, ainsi que par une pointe de pale 11 en acier coulé. Chacune des tranches 5* 7 et 9 s'étend entre des surfaces 15.qui sont parallèles entre elles et transver-40 sales à l'axe longitudinal du corps 13 de la pale. La tranche 5 69 23865 4 2012786 comprend deux parois latérales 17 et 19, la tranche 7, deux parois latérales 21 et 23, et la tranche 9, deux parois 25 et 27. Pour former les parois latérales 17, 21 et 25 ainsi que les parois latérales 19, 23 et 27 respectivement, on déforme les plaques pour 5 obtenir respectivement des parties d'une face de pression 29 et ' d'une face de dépression 31 du corps 13 de la pale. Les parois latérales opposées entre elles, 17 et 19 pour une tranche, 21 et 23 pour une autre tranche, et 25 et 2J pour la troisième tranche sont soudées, dans leurs tranches respectives 5,7 et 9 à des "10 pièces latéreû. es 33, aux extrémités qui sont destinées à former les bords latéraux du corps 13 de la pale. Les parois latérales 17 à 27 sont par ailleurs reliées entre elles ainsi qu'à la racine 1 de la pale et la pointe 11 de cette pale, par soudage sur des longerons 35 qui sont disposés parallèlement à l'axe longitudinal du 15 corps 13 de la pale et au moins à peu près perpendiculairement aux parois latérale 17 à 27. Les parois latérales 17 et 19 de la tranche 5 sont reliées entre elles par des nervures 37 qui sont soudées à ces parois latérales à ceux des bords de ces parois qui sont les plus éloignés de la racine 1, transversalement à l'axe 20 longitudinal du corps 13 de la pale. De même, dans la tranche 7, les parois latérales 21 et 23 sont reliées entre elles par des nervures 39. Chacune des parctfs latérales 17 à 27 est prise dans une plaque d'épaisseur uniforme et mise en forme mais, dans le groupe des parois latérales 17, 21 et 25 qui forment la face dépression 25 29 du corps 13 de la pale, la paroi latérale 17 qui est la plus proche dé la racine 1 est faite d'une plaque plus épaisse que la paroi latérale 21 adjacente, qui est plus^éloignée de la racine 1 et qui est à son tour formée d'une plaque/épaisse que la paroi latérale 25 de la tranche 9 laquelle est la plus éloignée de la 30 racine. De même, chacune des parois latérales 19, 23 et 27 qui forment la face de dépression 31 emprise dans une plaque d'épaisseur uniforme, les épaisseurs des diverses plaques diminuant par paliers de la racine 1 à la pointe 11 de la pale. La Fig. 4 est une vue en coupe d'une variante de cons-35 truction des parois latérales 17 à 27 des tranches en caisson 5, 7 et 9 qui est particulièrement bien appropriée pour les pales d'hélices comprenant un corps de pale 13 de grande largeur. Chacune des parois' latérales 17 à 27 est composée de trois plaques 41, 43 et 45, dont chacune est tl'épaisseur uniforme sur toute son étendue, qui sont assemblées par des joints soudés et dont la ^ plaque centrale 43 est plus épaisse que les deux plaque extérieu- 69 23865 5 .5012786 res 41 et 15. Pour assembler une pale d'hélice par le procédé suivant l'invention, on éxécute les diverses phases du travail dans l'ordre de succession suivant : tout d'abord, on soude les longerons 5 35 sur la racine 1 de la pale, ensuite, on soude la paroi latérale 17 de la tranche 5, qui est déformée pour constituer une partie de la face de pression 29 du corps 13 de.la pale, sur la racine 1, sur les longerons 35 et sur les pièces d'extrémités 33. On lisse à la meule les bords des joints soudés qui présentent des amorces 10 de fractures sur les deux faces de la plaque et on vérifie soigneusement les soudures. On soude la paroi latérale 19, déformée pour constituer la face de dépression,31 du corps 13 de la pale, sur la racine 1, sur les pièces d'extrémités 33 et sur les longerons 35. On. fixe les nervures 37 par soudage entre les parois 15 latérales 17 et 19 et les longerons 35» pour fermer par ce moyen la tranche 5. On soude la paroi latérale 21 de la tranche 7, qui est cintrée pour former une partie de la face de pression 29, sur la paroi latérale 17 correspondante de la tranche 5 et sur les pièces latérales 33« On lisse à la meule les bords des soudures qui 20 présentent des amorces de fractures sur les deux faces de la plaque et on vérifie soigneusement. On soude les longerons 35 sur la paroi latérale 21. On soude ensuite la paroi latérale 23, qui est défermée pour constituer une partie de la face de dépression 31 du corps 13 de la pale, sur la paroi latérale correspondante 19 25 de la tranche 5, et sur les pièces latérales 33 et sur longerons -35. On soude les nervures 39 entre les parois latérales 3J et 23 et les longerons 35, pour fermer par ce moyen la tranche J. On soude la paroi latérale 25 de la tranche 9, qui est déformée pour constituer une partie de la face de pression 29, sur la paroi 30 latérale correspondante 21 de la tranche 7 et sur les pièces latérales 33 et, également sur la pointe de la pale .11, on meule les bords des joints soudés qui présentent des amorces de frac tiares sur les deux faces de la plaque eton .vérifie soigneusement les soudures. On soude les longerons 35 sur la paroi latérale 25 et sur 25 la pointe de pâle 11. On soude la paroi latérale 27, qui est déformée pour constituer une partie de la face de dépression 31 du corps 13 de la pale, sur la pale, sur la paroi latérale correspondante 23 de la tranche 7, sur les pièces latérales 33 et sur la pointe 11 de la pale, pour fe»mer par ce moyen la tranche 9 de sorte que la pale est ainsi assemblée. 69 23865 6 2012786 REVENDICATIONS 1 - Pale d'hélice de bateau, comprenant un corps de pa- \ 13 2 le creux, cette pale-étant caractérisée en ce que le corps/de la pale est constitué par plusieurs tranches çn caisson (5*7*9)* dont chacune s'étend entre deux surfaces (15) parallèles entre elles et transversales à l'axe longitudinal du corps de la pale, chaque tranche comprenant deux parois latérales (17 à 27), dont chaouae forme une partie de la face de dépression (29) ou de la face de pression (31) respectivement du corps de la pale. 10 2 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des tranches en caisson (5, 7, 9) s'étend entre deux plans (15) transversaux à l'axe longitudinal du corps de la pale (13). 3 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 15 1, caractérisée en ce que chacune des tranches en caisson (5, 7,9) s'étend entre deux surfaces cylindriques centrées sur l'axe de rotation de l'hélice. 4 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des tranches en caisson s'étend 20 entre deux surfaces coniques centrées sur lraxe de rotation de l'hélice. 5 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales (17 à 27) des tranches en caisson (5,7,9) sont fabriquées par assemblage par sou-25 dage de plusieurs plaques dont chacune est d'épaisseur uniforme sur toute son étendue et dont les épaisseurs varient d'une plaque à l'autre de façon que l'épaisseur des parois latérales diminue par paliers en direction du bord d'attaque et du bord de fuite du corps de la pale. 30 6 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1,caractérisée en ce que les tranches en caisson (5,7,9) plus rapprochées de la racine (l) sont construites avec des parois latérales plus épaisses que celles des tranches qui sont plus éloignées de la racine de la pale. 35 7 -. Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales (17 à 27) de chaque tranche en caisson (5*7*9) sont réunies entre elles par des nervures (37* 39) qui -sont placées à proximité de ceux des bords des parois latérales transversaux à l'axe longitudinal du corps de la pale qui sont les plus éloignés de la racine. 40 69 23865 7 - 2012786 8 - Pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales (17 à 27) et les nervures (37, 39) de chaque tranche en caisson (5*7*9) sont reliées entre elles par des longerons (35) disposés au moins à peu près parallèlement à l'axe longitudinal du corps (13) de la pale et au moins à peu près perpendiculairement aux parois latérales (17 à 27) et aux nervures (37*39). 9 - Procédé de fabrication d'un corps de pale creux, composé de tranches en caisson, pour line pale d'hélice de bateau suivant la revendication 1, ce procédé étant caractérisé en ce que le corps (13) de la pale est construit par tranches (5*7*9)* en partant de la racine (13) et en se dirigeant vers la pointe (il) de.la pale, chacune des tranches successives étant construite sur la tranche immédiatement précédente, en commançant par souder la paroi latérale (21) qui a été mise en forme pour constituer une partie de la face de pression (29) du corps de la^pale sur la paroi correspondante (17) de la tranche précédente^ et sur les longerons (35) et en soudant ensuite la paroi latérale (23) qui a été mise en forme pour constituer uns partie de la face de dépression (31) du corps de la pale sur la paroi latérale (19) correspondante de la tranche (5) précédente et sur les longerons (35) et en soudant finalement les nervures (39) aux parois latérales (21,23) et aux longerons (35).