Brevet FR2064301A1 — publié le 19710723

36Ô05 -1- 2064301 La présente invention concerne des systèmes d'hélices en tunnels destinés à la propulsion des bâtiments marins. De tels systèmes peuvent comporter soit un tunnel fixe, soit un tunnel orientable. Dans ce dernier cas, les manoeuvres de direc-5 tion du bâtiment sont commandées par les déplacements angulaires du tunnel. Dans le premier cas, des gouvernails peuvent être montés à l'extrémité arrière du tunnel pour la direction lors de la marche en avant et à son extrémité avant pour la -direction en marche vers l'arrière. Dans certains systèmes, deux de ces ensembles de gouver-10 nails peuvent fonctionner ensemble en d'autre termes, des gouvernails avant et arrière peuvent fonctionner ensemble pour la direction à la fois en marche avant et en marche arrière. Mais dans les systèmes les plus courants, les gouvernails avant ne sont utilisés que lorsque le navire est en marche.vers l'arrière et les gouver-15 riails arrière lorsque le navire est en marche avant. Si dans un tel système de tunnel, l'hélice est conçue de manière que chacune de ses pales fonctionne au point optimal de la courbe du rapport^poussée/traînée par rapport à l'angle d'incidence des filets liquides d'entrée, l'hélice est profilée en fonction du 20 sillage, et elle fonctionne avec le meilleur rendement possible. Dans ce cas, tout angle de perturbation produit par les gouvernails avant, qu'ils soient deux, quatre ou en nombre quelconque, a tendance -à déplacer le point de fonctionnement d'une pale depuis le sommet de la courbe du rapport poussée/tra,înée et à altérer le ren-25 dement de l'hélice. Il est avantageux de donner au gouvernail avant un angle d'incidence par rapport à une direction longitudinale parallèle à l'axe du tunnel, qu'il y ait deux, quatre ou n'importe quel autre nombre de gouvernails avant. Dans le cas de deux gouvernails avant, leurs 30 bords d'attaque peuvent être "orientés" ou "tournés" vers l'extérieur d'un angle de 4° ou 5°. Dans le cas de gouvernails ou de pales obturatrices multiples, telles que celles décrites dans la demande de brevet britannique ET0 10296/69 du déposée par 35 les angles d'orientation des obturateurs intérieurs doivent être inférieurs à ceux des obturateurs extérieurs et de l'ordre des angles donnés dans la description de cette demande de brevet. 70 36805 -2- 2064301 La présente invention concerne un système de propulsion d'un navire par une hélice en tunnel, qui comprend un tunnel de propulsion fixe dans lequel tourne une hélice et des safrans de gouvernails nominalement orientés vers l'extérieur et qui sont disposés 5 à l'entrée du tunnel, de chaque côté du plan vertical central et longitudinal de ce dernier, les angles d'orientation de chaque sa- m fran étant différents en des positions différentes de sa hauteur afin de l'adapter aux conditions d'écoulement différentes qui existent dans des régions différentes de l'entrée du tunnel. 10 Les conditions d'entrée des fileti liquides dans un tunnel sont différentes suivant le quadrant du disque d'entrée qui est considéré. Dans le présent mémoire, on considère que l'hélice est à pas à gauche. Dans un tunnel d'accélération, les filets liquides sont contractés à son entrée et il existe de ce fait une composante 15 d'écoulement vers l'intérieur qui est dirigée transversalement vers l'axe de l'arbre de l'hélice. Les filets liquides qui sont remis en circulation à l'extérieur du tunnel, entre sa sortie et son entrée, augmentent cet effet et en conséquence, il existe au sommet de l'entrée du tunnel une composante d'écoulement descendante ainsi 20 qu'une composante axiale, à sa partie inférieure une composante ascendante, sur chacun de ses deux côtés une composante dirigée vers l'intérieur et dans ses parties intermédiaires, des combinaisons de ces composantes. Il convient d'examiner les composantes horizontales d'écoule-25 ment afin de déterminer l'angle d'orientation du safran vertical d'un gouvernail. Si à l'entrée du tunnel, on regarde vers l'arrière, c'est-à-dire vers l'hélice à pas à gauche, dans le quadrant supérieur gauche, .c'est-à-dire celui qui correspond dans une horloge à l'espace compris entre 9 heures et 12 heures, il existe une com-30 posante dirigée vers l'intérieur qui est due à la remise en circulation précitée des filets liquides autour du tunnel, une composante dirigée vers l'intérieur due à la rotation de l'hélice et une composante axiale due à la vitesse du navire et à l'écoulement des filets sur l'hélice. De ce fait, dans ce quadrant de 9 heures à 12 35 heures en regardant vers l'arrière, la composante est dirigée vers l'intérieur et le ou les bords d'attaque de parties d'un gouvernail latéral ou de chaque gouvernail obturateur situé dans ce quadrant BAD ORIGINAL 70 36805 -3- 2064301 doivent être orientés vers l'extérieur. Dans le quadrant diamétralement opposé du disque d'entrée du tunnel, à savoir celui qui correspond sur une horloge à l'espace compris entre 3 et 6 heures, en regardant vers l'arrière, les mêmes 5 considérations s'appliquent et le bord d'attaque du gouvernail ou les "bords d'attaque des gouvernails doivent être orientés vers l'extérieur. Dans le quadrant de 6 heures à 9 heures et dans son quadrant correspondant de 12 heures à 3 heures, en regardant vers l'arrière, 10 on voit qu'il -existe une composante d'écoulement dirigée vers l'intérieur qui est due à la remise en circulation des filets liquides, et avec une hélice à pas à gauche, une composante dirigée vers l'extérieur qui est due à sa rotation. Ces deux composantes radiales sont opposées et les angles d'orientation des parties des sa-15 frans de gouvernails se trouvant dans ces quadrants doivent être très différents des angles d'orientation des deux autres quadrants et très inférieurs à ceux-ci. Dans un cas particulier, les deux composantes d'écoulement opposées peuvent s'annuler entièrement l'une l'autre et dans ce cas, les parties des safrans des gouvernails se 20 trouvant dans ces quadrants doivent simplement être disposées parallèlement à l'axe longitudinal du tunnel, tandis que dans les autres cas, la composante de remise en circulation des filets liquides peut être supérieure à celle due à la rotation de l'hélice et les safrans doivent présenter un angle d'orientation dirigé vers l'extérieur ou 25 "bien, si la composante qui est due à la remise en circulation des filets liquides du tunnel est inférieure à la composante due à la rotation de l'hélice, les safrans des gouvernails doivent être orientés vers l'intérieur ou pincés. L'angle d'orientation.exact dépend du calcul de ces deux effets 30 et il varie d'un navire à un autre et d'une application à une autre. Dans la mise en pratique de l'invention, chaque gouvernail ou safran obturateur peut recevoir une torsion continue le long de sa hauteur de manière que dans tout plan horizontal du safran, l'angle d'orientation corresponde exactement à l'équilibre des composan-35 tes d'écoulement dirigées vers l'intérieur et vers l'extérieur. Ou bien, en variante et d'une manière plus simple,le safran peut être divisé de manière que sa partie supérieure soit orientée suivant un 70 36805 -4- 2064301 premier g,ngle jusqu'à son diamètre horizontal et que sa partie in-férieure soit orientée d'un angle différent. Une plaque de séparation peut constituer la jonction entre les deux éléments. les caractéristiques générales de la direction du navire ne 5 sont pas modifiées autrement et l'amélioration considérable de fonctionnement due à l'invention permet de choisir une hélice optimale, profilée en fonction du sillage et donnant le meilleur rendement pour le tunnel et ^L'application particuliers sans aucune crainte que son fonctionnement ne soit réduit d'une manière appréciable par 10 les effets d'angles de perturbation dûs aux gouvernails. De jplus, la traînée des safrans eux-mêmes est réduite, car ils sont dirigés dans la direction d'écoulement vraie. De ce,fait, la présente invention améliore le fonctionnement de l'hélice et réduit é'galement à une valeur minimale la traînée parasite de.s safrans des gouvernails. 15 D'autres avantages et caractéristiques de la présente inven tion ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard du dessin annexé qui donne, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention. 20 Sur ce dessin, la figure 1 représente une coupe longitudinale et schématique d'un système d'hélice en tunnel d'un navire ; et la figure 2 est un schéma de l'entrée du tunnel, en regardant vers l'arrière et elle représente les conditions d'entrée des filets '25 liquides. Comme on le voit sur le dessin, une hélice 11 tourne, dans la direction de la flèche F, dans un tunnel fixe 12 équipé à son entrée de safrans 13 de gouvernails. Les lignes d'entrée 14 indiquent l'écoulement des -filets liquides à l'entrée du tunnel, en négligeant 30 la rotation de l'hélice' et les lignes 15 qui sont superposées à ces lignes représentent la composante d'écoulement horizontale dû à la rotation de l'hélice qui, dans certains endroits, est dirigée dans le plan vertical central et longitudinal du tunnel et dans certains autres à l'opposé de celui-ci. 35 Si on considère que l'entrée du tunnel est divisée en quatre quadrants tels que ceux indiqués précédemment, la figure 2 représente dans chacun de ceux-ci un diagramme vectoriel des composantes 70 36805 -5- 2064301 d'écoulement horizontales. Dans le quadrant supérieur gauche, c'est-à-dire entre 9 heures et 12 heures, il existe une composante C dirigée vers l'intérieur qui est due à la remise en circulation des filets liquides autour du tunnel, une composante R dirigée vers l'in-5 térieur qui est due à la rotation de l'hélice et une composante axiale A qui est due à la vitesse du navire et à l'écoulement des filets sur l'hélice, la résultante B est dirigée vers l'intérieur dans ce quadrant et, de ce fait, le "bord d'attaque de la partie du safran 13 du gôuvernail latéral qui est située dans ce quadrant est 10 orienté vers l'extérieur conformément à l'angle inscrit entre le vecteur B et l'axe central et longitudinal du tunnel qui est indiqué en 13a. Dans le quadrant diamétralement opposé de l'entrée du tunnel, à savoir entre 3 et 6 heures, les mêmes conditions existent et la 15 partie correspondante de l'autre safran est orientée vers l'extérieur du même angle. Cependant, dans le quadrant inférieur gauche de 6 heures à 9 heures et dans son quadrant correspondant supérieur droit de 12 heures à 3 heures, la composante d'écoulement C dirigée vers l'in-20 térieur qui est due à la remise en circulation des filets liquides reçoit l'opposition de la composante R due à la rotation de l'hélice qui est alors dirigée vers l'extérieur. En conséquence, l'angle du vecteur résultant B par rapport à l'axe central et longitudinal est "beaucoup plus petit et les parties des safrans 13 qui sont situées 25 dans ce quadrant sont orientées vers l'extérieur d'un angle plus petit correspondant qui est indiqué en 13b. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. BAD ORIGINAL 70 36805 -6- 2064301 REVENDICATIONS 1. Système de propulsion d'un navire par une hélice placée dans un tunnel, comprenant un tunnel fixe et une hélice tournant à l'intérieur de celui-ci, des safrans de gouvernails nominalement 5 orientés vers l'extérieur étant disposés à l'entrée du tunnel, de chaque côté de son plan central vertical et longitudinal, caractérisé en ce que l'angle d'orientation de chaque safran est différent en des positions différentes le long de sa hauteur, de manière que ce safran soit adapté aux conditions d'écoulement différentes 10 qui existent dans les régions différentes de l'entrée du tunnel. 2. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que chaque safran est tordu.de manière que son angle d'orientation varie progressivement le long de sa hauteur. 3. Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 15 chaque safran est divisé à l'endroit du plan diamétral horizontal de l'entrée du tunnel, l'angle d'orientation de la partie du safran se trouvant au-dessus de ce plan étant différent de l'angle de la partie qui se trouve en dessous. BAD ORIGINE