Brevet FR2034240A1 — publié le 19701211

L'invention a pour objet des : Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoSdes destinés à équiper des engins nautiques ou amphibies. On connatt des flotteurs rotatifs hélicoïdes par les Bre- vets français 1 362 315 et 1 4?2 099, ainsi que leurs Certificats d'Addition1 dont le déposant est également titulaire. Ces flotteurs rotatifs comme celui de l'invention, sont intégralement hélicoïdes en ce sens qu'ils présentent une conformation extérieure ou périphérique avec des formes spiro hélicoidales à leurs extrémités, et une forme hélicoidale dans leur longueur, le pas étant égal d'une extrémité à l'autre. I1 est apparu cependant que ces dispositifs qui marquent des progrès importants dans le domaine des flotteurs rotatifs, pouvaient encore être améliorés en premier lieu quant à leur rendement, c'est- & dire leur capacité entre déplacés plus ra ridement sur l'eau en réduisant la résistance engendrée par le contact de l'eau et des flotteurs, et en mettant en oeuvre une puissance d'entraineeent plus réduite, ou bien en tirant un meilleur parti de la puissance utilisée afin d'augmenter la vitesse. les dispositifs flotteurs rotatifs hélicoides, peuvent encore trouver une amélioration et un développement moyennant un aiénagement entrant également dans le cadre de-l'invention, et qui permet de les rendre amphibies Un flotteur rotitif hélicotde suivant l'invention est caractérisé notamment en ce qu'il a une forme générale cylindrique sans aspérité ni gorge, dans la partie médiane de sa longueur, chacune des extrémités étant conformée avec au moins deux volutes qui se développent partir d'un même diamètre réduit autour de l'axe de rotation du flotteur, la forme des volutes étant doublement définie, d'une part, per leur développement en spirale, et, d'autre part, par leur développement héli cotidal, le développement spiro-hélicoïdal des volutes ayant pour point de départ le diamètre réduit autour de l'axe, puis le raccordement à la finie cylindrique de la partie médiane, chacune des volutes présentent un flanc résultant de ce double développement. Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront de la description qui suit. Pour fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le li miter, dans les dessins annexés : La figure 1 montre par une vue extérieure d'ensemble et de côté, un flotteur à trois volutes spiro-hélicoSdales, qui est plus particulièrement destiné à équiper des engins nautiques. La figure 2 montre, par une vue perspective, le dévelop- pement de trois volutes à l'extrémité avant du flotteur. La figure 3 est une vue semblable à la figure 2, qui mon- tre le développement de trois volutes à l'extrémité arrière de ce même flotteur. La figure 4 montre une extrémité de flotteur, considérée suivant la ligne 4-4 de la figure 1. La figure 5-est une vue en e=upe axiale du-flotteur représenté à la figure 1. Les figures 6 et 7 montrent schématiquement, à une echel le plus importante, par des vues partielles en-coupe transversale, respectivement selon les ligues 6-6 et 7-7 des figures 2 et 3, la forme des flancs avant (figure 6) et arrière (figure 7) des volutes, que l'on adopte dans le cas de flotteurs fonctionnant en autorotation. La figure 8 illustre par une vue extérieure d1ensemble, une réalisation en variante du flotteur en vue de son adapta tion sur des engins amphibies. La figure 9 est une vue en coupe axiale correspondeot à la figure 8. La figure 10 est une vue extérieure en bout, considérée selon la ligne 10-10 de la figure 8. La figure il est une vue partielle, coupe transversls, montrant le profil des flancs de la gorge subsistant entre deux patins ou filets. La figure 12 montre schématiquement la progression de la section de la pale triangulaire qui suit axiale ment le déve- loppement spiroïdal de chaque patin. La figure 13 illustra schématiquement schématiquement une mise en oeuvre non limitative des flotteurs rototifs heliooSdes équipant un engin mu par un système de rames actionnant une hélice ou directement les flotteurs. La figure 14 illustre un flotteur rotatif à volutes spiro-hélicoïdales, équipe d'ailettes, afin de l'utiliser pour réaliser des engins amphibies. Affin de rendre plus concret l'objet de l'invention on le décrit maintenant en se référant aux exemples illustrés dlune manière/nullement limitative aux figures des dessins. On voit aux figures 1 à 5 un flotteur plus particulièrement destiné aux engins nautiques et qui, selon cet exemple, présente à chaque extrémité trois volutes 1 (figure 4). il est précisé que ce nombre n'est pas limitatif mais qu' il paraît optimum dans le cas d'engins rapides. Le nombre de volutes peut-être porté à quatre lorsqu'il s'agit d'engins moins rapides qui doivent développer de plus fortes poussées, et/ou.qui sont appelés à s'arrêter fréquemment. les volutes se développent d'une part d'une manière héli c~oldale dans leur enroulement à partir de l'extrémité du flotteur et en direction de la partie médiane, et, d'autre part, d'une manière spirale à partir d'un diamètre réduit Q1 autour de l'axe 2 de rotation du flotteur pour atteindre progressivement le diamètre maximum X du flotteur.On remarque que le développement en spirale de ces volutes s'opère symétriquement pour les deux extrémités la et 1E- Le diamètre maximum X du flotteur est déterminé en respectant les règles de portance et de flottabilité, compte tenu d' une part des conditions d'utilisation et de capacité de l'en- gin à équiper de tels flotteurs, et, d'autre part, d'un tirant d'eau, c'est-à-dire d'une profondeur d'immersion dans l'élément liquide. Le tirant d'eau X tel qu'illustré à la figure 4, est de l'ordre de 27% à 30% du diamètre fl. Ces pourcentages sten- tendent en charge et en ordre de marche. Pour obtenir un bon rendement, en ce qui concerne des engins rapides, il est recommandé d'avoir un tirant d'eau ne dépassant pas 27% du diamètre maximum D. C'est à partir du diamètre D que l'on détermine la longueur L du flotteur qui doit être de 1' ordre de cinq à six fois ce diamètre, cela d'une manière générale, sans exclure d' autres rapports dans certains cas. Un rapport dimensionnel courant pour les engins rapides est le suivant : L = D x 5,2. Le pas du développement hélicoïdal des volutes demeure constant sur toute la longueur du flotteur. Ce pas est egal au produit du diamètre X multiplié par 2,3 à 2,5. Dans le cas d'engins remorqueurs, engins pousseurs, engins amphibies, le pas est égal au produit du diamètre X multiplié par 1,4 à 1,5. C'est en fonction de ce pas et du nombre de volutes 1 que l'on détermine la largeur L1 des dites volutes, qui est mesurée sur la génératrice de développement parallèle à l'axe général de rotation 2 du flotteur. D'une manière fort importante, cette largeur est égale à la longueur du pas divisée par le nombre de volutes, la dite largeur demeurant constante sur toute l'étendue du développement des volutes. Comme on le voit bien aux figures 1 et 5 des dessins, la partie médiane 1c de ce flotteur se présente comme un cylindre sans aspérité ni gorge. Cette partie médiane cylindrique a une longueur proportionnelle au rapport entre le pas des volutes et la longueur du flotteur. De la sorte, si la dimension du pas diminue, la longueur de la partie médiane augmente. Par exemple, la longueur L de la partie médiane correspond sensiblement au 1/4 ou au 1/5 de la longueur totale du flotteur. La partie ss a pour effet d'améliorer la portance de l'engin et la robustesse du flotteur. Cette partie médiane cylindrique correspond au développement complet des volutes qui atteignent lé diamètre maximum D du flotteur. Par le fait du développement spiroïdal des volutes i à 1' une et l'autre extrémité du flotteur, il est formé entre-elles, le long de ce développement, un flanc 1 correspondant à la dif férence de niveau entre les deux faces périphériques de deux volutes contiguës. Suivant une caractéristique de l'invention les flancs Ld des volutes de la partie avant du flotteur sont inclinés d'un angle oc qui est de tordre de 20 à 25 degrés par rapport à une perpendiculaire à l'axe général du flotteur (figure 6). Ces flancs ont une convexité régulière très réduite dont la flèche E peut avoir une valeur dans le rapport de 1/16 environ par rapport à la largeur l des flancs Id. Les flancs 1 de la partie arrière du flotteur, sont éga lement inclinés suivant un angle ss qui est de l'ordre de 40 à 45 degrés par rapport à l'axe longitudlnal de rotation du flotteur figure 7)0 Les flancs le sont convexes et leur convexité régulière présente une flèche 1 plus importante que la flèche E. La valeur de la flèche L peut ere dans le rapport de 1/8 environ par rapport à la largeur Q du flanc le. Ce profil convexe des flancs arrières a pour but d'éviter la projection de liquide et de faciliter son écoulement. La convexité des flancs des volutes aux deux extrémités peut varier éventuellement dans des rapports s'échelonnant de 1/8 à 1/16, poila la flèche F ou F et la largeur des flancs. La forme des flancs 1l et le (figures 6 et 7) que l'on vient de décrire, est celle que l'on ut-ilise pour les flotteurs fonc- tionnant en autorotation (c'est-à-dire que les flotteurs ne re çoivent pas directement l'effort d'entraînement angulaire). On souligne qu'en inversant les positions des extrémités du flotteur, le dit flotteur convient pour le fonctionnement en autopropulsion- On conçoit l'importance pratique de ce fait, notamment quant à la fabrication des moules. e profilage des flancs des volutes est très important, car il facilite la pénétration en réduisant ou éliminant les pressions d'eau qui freinent la rotation, et en évitant les projections d'eau. D'une manière commode et pratique et seulement à titre d' exemple il est prévu la possibilité de réaliser un tel flotteur en toute matière appropriée et en trois éléments indépendants : un élément avant et un élément arrière présentant tous deux les volutes, et un élément central cylindrique correspondant à la partie L. Ces trois éléments sont centrés et montés sur l'axe 2 avec un aménagement des faces en contact entre les dits éléments de manière à réduire au minimum le coefficient de frottement. On prévoit par exemple que l'élément central est monté d'une manière fixe et que les éléments avant et arrière sont rotatifs. Dans l'exemple des dessins on a illustré aux figures 8 à 12 une réalisation en -variante-des flotteurs qui correspond plus particulièrement à des flotteurs destinés à équiper des engins amphibies. Dans cette réalisation, le flotteur 3 est conformé par l'enroulement hélicoïdal et spiroïdal d'au moins deux larges patins 3a qui ont la même largeur sur tout leur développement, d'une extrémité à l'autre du flotteur. il est bien évident que ce nombre de patins spiro-hélicoïdausx 3a 'est pas limi- tatif. Il peut être modifié et adapté aux caractéristiques re- cherchées pour l'engin à équiper de ces flotteurs.Entre les patins 3a subsiste une gorge 3b ayant en section une forme sensiblement triangulaire dont l'un des flancs, et particulièrement le flanc Q, qui se trouve à contre-sens du déplacement des flotteurs-, est convexe selon les caractéristiques précé demment définies. Cependant d'une manière plus particulière- ment visée on prévoit que les flancs ç et i de ces sillons peuvent présenter des convexités différentes dans les conditions déjà décrites. Selon une autre caractéristique de cette réalisation, les patins spiro-hélicoïdaux présentent chacun, dans la partie médiane de leur largeur une ailette en saillie 4 qui peut entre directement formée, niais qui est de préférence rapportée avec une fixation robuste. Ces ailettes sont destines à assurer le déplacement rapide de l'engin sur le sol. Les ailettes doi vent entre résistantes et on peut les exécuter en toute matière ou métal convenable. il n'est pas excin qu'on puisse les fixei de manière amovible sur les patins par exemple afin de les rem- placer en cas d'usure ou de détérioration. On voit aux figures des dessins (figures 9, 10, 11, 12,) que les ailettes prennent naissance à proximité du développement hélicoïdal maximum de chaque patin 3a, c'est-à-dire peu avant d'atteindre le diamètre maximum du flotteur. La progression de la section des ailettes est suffisamment rapide (figure 12) pour atteindre rapidement un maximum qui se présente sous forme d'un triangle isocèle plein (figure 11) dont la hau teur a est approximativement égale au 1ss25 du diamètre maximum a du flotteur, tandis que la largeur à la base correspond à 1/3 de-la hauteur. Un engin amphibie peut également etre exécuté en utilisant des flotteurs rotatifs hélicoïdes à volutes telles que 1 (figure 1), ne comportant pas de gorge. De préférence, le flotteur a, dans ce cas, un pas très coulait et une partie cylin- drique plus longue. Des ailettes 5 équipent alors le flotteur dans les conditions décrites précédemment. Ces ailettes se d veloppent progressivement sur la partie des volutes proche de la partie médiane cylindrique, pus le long de la dite partie cylindrique (figure 14). Dans la réalisation illustrée schématiquement à la figure 13, on voit un engin à rames monoplace par exemple, constituant une application intéressante des flotteurs rotatifs hé licoSdes à volutes 1. On voit deux flotteurs montés parallèlement dans un chassis fi qui les relie, et qui porte un siège 7. Deux rames 8 sont articulées, à une extrémité, par exemple aur un système à rotule du châssis. Les rames ne sont pas en con tact avec l'eau, et agissent par un mécanisme de transmission. flets trlngles 9 liées d'une manière articulée à ces rames, sont reliées d'une manière appropriée à un vilebrequin 10 entraînant des arbres Il convenablement montés dans des paliers non représentés. Le rameur est placé face à la direction dans laque e5 lltraeant8s des arbres Il portent des pignons coniques de renvoi lia qui entraînent judicieusement le pignon i d'un arbre la portant une hélice 12b. Bien entendu, tout système connu d'entraînement unidirectionnel multiplié, evt alterné, des pignons lla,peut être prévu, afin d'entraîner régulièrement et constamment, dans le sens convenable, l'hélice 122 Au lieu d'une hélice, le système à rames peut entraîner directement les flotteurs, par exemple au moyen de renvois à pignons coniques actionnant les arbres portant les flotteurs. On souligne que les flotteurs suivant l'invention peuvent être réalisés selon les procédés habituels de mise en oeuvre et en toute matière ou tout métal de nature appropriée. On prévoit, par exemple, de réaliser ces flotteurs sous forme d' un cylindre creux constitué par une enveloppe moulée, tonflée, ..., dont la périphérie présente les formes et profils définis dans la description ci-dessus. las engins amphibies équipés de ces flotteurs, présentent tous les organes d'entraînement, de démultiplication et de transmission habituellement utilisés. Un engin nautique ou asphibie peut comporter le nombre de flotteurs correspondant aux caractéristiques demandées. Ainsi par exemple, dans le cas d'engins où les flotteurs fonctionnent en autorotation, les flotteurs peuvent être montés sur des engins tractés, poussés, équipés de voiles, ou encore les flotteurs peuvent être montés sur des engins nautiques présentant un moteur de type "hors bord" placé entre deux flotteurs fonctionnant alors en autorotation. En ce qui concerne la mise en oeuvre des flotteurs fonctionnant en autopropulsion, on souligne que l'entraînement peut s'opérer au moyen de tout système moteur convenable, com- biné éventuellement avec des moyens de démultiplication, d'embrayage, boite de vitesse, L'intéret et les avantages de ces flotteurs perfectionnés ressortent de la description et des dessins. lit invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisatiou de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiqués ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS - 1 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes, destinés à équiper des engins nautiques ou amphibies, caractérisés en ce que les dits flotteurs ont une forme générale cylindrique sans aspérité ni gorge, dans le partie médiane de ;Wlongueur, chacune des extrémités étant conformée avec au moins deux volutes qui se développent à partir d'un même diamètre réduit et avec un décalage angulaire régulier autour de l'axe de rotation du flotteur, la forme des volutes étant doublement définie, d'une part, par leur développement en spirale, et, d'autre part, par leur développement hélicoidai, le développement spirohélicoïdal des volutes ayant pour point de départ le diamètre réduit autour de l'axe, puis le raccordement à la forge cylindrique de le partie médiane, chacune des volutes présentant un flanc résultant de ce double développement. - 2 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes, suivant la revendication 1, caractérisés en ce que la largeur des volutes 6piro-hOlieovdales, mesurée sur une génératrice paral lèlo à l'axe général des flotteurs, est égale à la longueur du pas du développement hFlieoidal, divisée par le nombre de volutes, le dite largeur demeurant constante sur toute l'étendue du développement des volutes. - 3 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivent le revendication 1, caractérisés en ce que les flancs des volutes à le partie avant ou partie de pénétration des flotteurs fonctionnant en autorotation, ont une convexité régulière très réduite dans leur largeur, avec une inclinaison du flanc qui est de l'ordre de 20 9 25 degrés par rapport à une perpendiculaire à l'axe longitudinal du flotteur, cette perpendiculaire passant par le pied du flanc. - 4 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoldes suivant le revendication 1, caractérisés en ce que les flancs des volutes à la partie arrière ou partie de fuite des flotteurs fonctionnant en autorotation, ont une convexité régulière plus grande dans leur largeur, avec une inclinaison du flanc convexe de l'ordre de 40 à 45 degrés par rapport à l'axe longitudinal de rotation du flotteur. - 5 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoldes suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le développement des volutes s'opère symétriquement et d'une manière semblable aux deux extrémités du flotteur, les différences entre les deux extrémités résultant de la convexité des flancs des volutes et de-leur inclinaison, de sorte gu'en inversant les positions des extrémités des flotteurs, on peut les utiliser aussi bien en autorotation qu'en autopropulsion. - 6 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs helicoSdss suivant la revendication 1, caractérisés en ce que les convexités régulières des flancs des volutes, peuvent verier dans des rapports s'échelonnant approximativement de 1/8 à 1/16, entre la flèche et la largeur des flancs, selon qu'il s'agit d'une convexité très réduite ou plus importante, compte tenu des w- des de fonctionnement des flotteurs. - 7 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoSdes suivant la revendication 1, caractérisés en ce que le partie ié- diane cylindrique a une longueur proportionnelle an rapport entre le pas des volutes et la longueur du flotteur. - 8 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicodes suivant la revendication 1, caractérisés par les rapports suivants intéressants et recommandés quoique non limitatifs 2 - diametre maximum du flotteur = 1 à 1 longueur totale 5 6 - pas des volutes s diamètre maximum x 1,4 à 2,5 suivant le type d'engins nautiques ou amphibies - lonzueur de la partie médiane a 1 à 1 longueur totale 4 5 - le tirant d'eau, c'est-à-dire la hauteur immergée en charge, est de l'ordre de 2z% à 32$ par rapport au diamètre maximum du flotteur - 9 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivant la revendication 1, caractérisés en ce que pour des engins rapides, la longueur du flotteur est égale, d'une manière intéressante, au diamètre maximum du flotteur multiplié par 5,2 - 10 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivant la revendication 1, caractérisés par une conformation -des extrémités avant et arrière comportant chacune trois volutes pour les engins nautiques à déplacement rapide - 11 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivant la revendication 1, caractérisés par une conformation des extrémités avant et arrière comportant chacune quatre volutes pour les engins nautiques dans lesquels la force de propulsion compte plus que la vitesse. - 12 - Perfectionne nie nts aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivant la revendication 1, caractérisés par une réalisation des flotteurs en trois parties indépendantes le long de l'axe longitudinal, les parties avant et arrière qui présentent les volutes étant montées rotatives librement ou avec moyens d'entraînement, et la partie cylindrique médiane sans aspérité ni gorge étant montée fixe. - 13 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoldes suivant la revendication 1, caractérisés par des ailettes hélicot- dales formées progresssurvement en saillies, directement ou d' une manière rapportée,/la partie des volutes proche de la partie médiane cylindrique, puis le long de la dite partie cylindrique, les flotteurs ainsi équipés étant destinés à constituer des engins amphibies. - 14 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoldes, caractérisés par une mise en oeuvre des dits flotteurs montés parallèlement et en combinaison avec un châssis qui les relie, des ramas articulées par rapport au châssis, coopérant par 1' intermédiaire d'un mécanisme de transmission à leviers, vilebrequins, pignons coniques de renvoi..., soit avec une hélice, soit directement avec les flotteurs. - 15 - Perfectionnements aux flotteurs ro-i;atifs hélicoïdes du type présentant périphériquement en continu, d'une extrémité à l'autre, des dispositions hélicoïdales d'entraînement sous forme de larges patins à développement hélicoïdal dans la longueur du dit flotteur, et à développement à la fois hélicbîdal et spiroïdal aux extrémités, le sillon entre les patins ayanyune forme en section sensiblement triangulaire, les patins ayant la même largeur sur toute la longueur de leur développement hélicoïdal et spiroïdal, ces perfectionnements étant caractérisés par un profil convew régulier des flancs des sillons formés entre les patins, cette convexité pouvant être réalisée selon les dispositions des revendications 5 et 6. - 16 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes du type présentant périphériquement en continu, d'une extrémité à l'autre, des dispositions hélicoïdales d'entraînement sous forme de larges patins à développement hélicoïdal dans la longueur du dit flotteur, et à développement à la fois hélicoïdal et spiroïdal aux extrémités, le sillon entre les patins ayant une forme en section sensiblement triangulaire, les patins ayant la même largeur sur toute la longueur de leur développement hélicoïdal et spiroidal, ces perfectionnements étant caractérisés par des ailettes hélicoïdales formées en saillies, directement ou d'une manière rapportée, à la périphérie et de préférence dans la partie médiane des patins spiro-hélicoïdaux, les dites ailettes à section triangulaire se développant progressivement dans la partie spiroïdale des patins aux extrémités des flotteurs, pour atteindre dans la partie hélicoïdale une section maximum dont la hauteurs eu égard au diamètre maximum des patins hélicoïdaux est approximativement dans le 1 de la section rapport 75 , tandis que la dimension à la base/des ailettes, eu égard a la hauteur, est approximativement dans le rapport - 17 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoldes suivant les revendications 13 et 16, dont la hauteur de la section triangulaire maximum des ailettes, eu égard au diaaè- tre maximum des flotteurs est approximativement dans le rapport I tandis que la dimension à la base de la section des ailettes, eu égard à la hauteur, est approximativement dans le rapport 1/3 . - 18 - Perfectionnements aux flotteurs rotatifs hélicoïdes suivant les revendications 1 et autres, caractérisés en ce que le flotteur est creux et constitué par une enveloppe périphé risque formée suivant les caractéristiques des revendications.