Brevet FR2240145A1 — publié le 19750307

La présente invention concerne des embarcations propulsées par réaction du genre dans lequel de l'eau est aspirée par un trou percé dans la base de la coque, canalisée par un conduit jusqutà une pompe à impulsion entrainée- par un moteur pour être accélérée par celle-ci, puis expulsée par une tuyère de réaction prévue à l'arrière afin de propulser ltembarcation vers~l'avantX Le regime d'écoulement de liteau qui traverse le conduit et atteint la pompe à impulseur dépend de la vitesse-acquise par le bateau dans l'eau.Quand le bateau est à l'arr8t et que la pompe fonctionne, elle aspire dans le conduit de liteau qui traverse uniformément ce dernier et se répartit uniformément à l'entrée de l'impulseur. Quand le bateau avance, son mouvement refoule de l'eau dans le conduit d'entrée. Quand le bateau atteint une vitesse égale à celle d'admission de l'eau dans l'impulseur, le mode dlécoulement à l'entrée de celle-ci est très uniforme, pourvu que la forme du conduit ait été bien étudiée. Par contre, quand le bateau avance plus vite, son mouvement tend à refouler dans le conduit plus d'eau que la pompe n'en peut recevoir et le mode d'écoulement à l'entrée de l'impulseur cesse d'être uniforme,. ce qui dégrade beaucoup le rendement et l'efficacité de la pompe. -Les figures 8 et 9 illustrent l'effet exercé par la vitesse du bateau sur le mode d'écoulement de l'eau dans un groupe J classique.de propulsion par réaction. Sur ces figures, l'eau circule suivant des lignes a, longeant la face inférieure de la coque, franchissant ltentrée-~ du conduit d'eau c, puis atteignant par ce dernier l'entrée d de la pompe à impulseur e. L'eau sort de cette pompe e par l'ajutage de tuyère f pour propulser le bateau vers l'avant. Pour simplifier l'exposé, on supposera que, pour une vitesse fixe de la pompe, le débit auquel la pompe refoule de l'eau est constant. On supposera aussi que le-bateau est initialement retenu par ancrage ou autrement, et que le moteur entraine la pompe à pleine vitesse. Quand le bateau n'avance pas, seule la succion engendrée par la pompe fait passer de liteau dans le conduit c. l'eau présente dans ce conduit et à l'entrée d de l'impulseur est animée d'une vitessé déterminée par la section de passage fixe du conduit et par le débit de la pompe fonctionnant à sa vitesse nominale. le mode d'écoulement est uniforme comme l'indique la répartition des lignes d'écoulement portées sur la figure 8. Si on libère alors le bateau, le jet d'eau le fait avancer par réaction. A mesure que la vitesse du bateau augmente, la pénétration d'eau dans le conduit c résulte en partie de l'aspiration engendrée par la pompe et en partie de ce que le bateau, avançant dans l'eau, refoule de l'eau dans le conduit. Le mode d'écoulement de l'eau dans le groupe demeure sensiblement unifo-rme et tel qu'illustré par la figure 8, pendant que la vitesse du bateau augmente jusqu'à devenir égale à la vitesse à laquelle l'eau pénètre dans la pompe. A cette vitesse, seule l'avance du bateau provoque la pénétration d'eau dans le conduit c. Quand la vitesse du bateau augmente encore, l'avance du bateau tend a' refouler, dans le conduit c et dans la pompe e, plus d'eau que la pompe n'en peut recevoir. En conséquence, le mode d'écoulement dans le conduit commence à se modifier pour que liteau ntatteigne ltentrée de l'impulseur qu'au débit que celle-ci peut recevoir. Par exemple, si la vitesse du bateau est double de-la vitesse moyenne d'admission dans la pompe, l'eau traverse le conduit à la vitesse d'avance du bateau, mais n'occupe que la moitié environ de la section de passage du conduit. Be reste du conduit est rempli par-de l'eau qui ne peut pénétrer dans la pompe et qui bloque le conduit, comme illustré par la figure 9. Typique ment, lteau tend à traverser le conduit en ligne droite, et c'est donc la partie supérieure du conduit qui est bloquée par une masse d'eau telle qu'indiquée en g sur la figure 9. in conséquence, l'eau atteint ltimpulseur à une vitesse double de celle requise, et ce sur la moitié - en général moitié inférieure - de l'entrée de l'impulseur.Du fait de cette répartition inégale d'eau animée 'une grande -vitesse, le rendement de la pompe se dégrade. Cette dégradation augmente avec la vitesse du bateau, quand celle-ci dépasse la vitesse d'admission dans la pompe, ce qui limite nettement la vitesse maximale que le bateau peut prendre pour une quantité donnée d'énergie fournie à la pompe par le moteur du bateau. La présente invention a pour but principal d'améliorer le régime d'écoulement qui apparaît dans le conduit d'admission desservant la pompe à impulseur quand la vitesse du bateau est supérieure à la vitesse d'admission du eau dans ltimpulseur. On atteint ce but en utilisant, dans le conduit d'admission, une aube directrice qui s1 étend en travers du conduit pour le diviser en deux sections, supérieure et inférieure. Quand la vitesse du bateau dépasse celle de l'admission dans l'impulseur, le débit volumique auquel l'eau traverse la section supérieure augmente et celui auquel elle traverse la section inférieure diminue. Quand la vitesse du bateau approche de la vitesse nominale maximale, toute l'eau envoyée à la pompe à impulseur passe par la section de canalisation-supérieure. Par exemple,la vitesse nominale mssnmale du bateau peut être double de la vitesse d' admis- sion dans l'impulseur. Dans ce cas, l'ouverture d'accès à la -section de canalisation supérieure a une aire égale à la moitié de celle de l'entrée de l'impulseur. En conséquence, de l'eau pénètre dans la section supérieure à une vitesse double de celle de l'admission dans l'impulseur, mais par une ouverture moitié de celle de l'entrée de l'impulseur. Ainsi, le débit volumique d'admission d'eau dans la section de canalisation supérieure correspond au débit volumique de leau traversant l'impulseur.Ceci élimine les blocages d'eau dans le canal desservant l'impulseur et de l'eau peut librement pénétrer dans la section supérieure et atteindre uniment et uniformément l'entrée de l'impulseur. l'aube directrice a la forme voulue pour guider l'eau traversant la section supérieure de façon que l'eau atteigne avec une répartition uniforme l'entrée de L'impulseur, au lieu d'atteindre surtout la-moitie inférieure de cette entrée, comme ccest en général le cas quand la voie d'entrée n1 est pas spécialement étudiée. Ltaube directrice est aussi conçue, de préférence, pour augmenter vers la pompe la section de passage de la section de canalisation supérieure, afin de ramener 1' eau, dans cette section, à une vitesse plus voisine de celle de l'admission dans l'impulseur, cette concordance augmentant encore le rendement du groupe. les figures du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une vue en élévation d'une partie d'un-bateau propulsé par réaction, avec coupe dans le plan sagittal du bateau, montrant la tuyère, la pompe à impulseur, le conduit d'admission et l'aube directrice montée dans ce conduit. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 indique la position planante prise par un bateau propulsé par réaction. La figure 4 est une vue de détail montrant comment on place l'aube directrice par rapport au bord arrière de l'entrée du conduit. La figure 5 illustre le mode d'écoulement pris par l'eau dans le groupe à réaction représenté sur la figure 1 quand la vitesse du bateau est inférieure ou égale à la vitesse d'admission dans 1' impulseur. La figure G illustre le mode d'écoulement pris par l'eau dans le groupe quand la vitesse du bateau dépasse la vitesse d'admission dans l'impulseur. La figure 7 est une vue en coupe au même niveau que la figure 2, indiquant le mode de répartition que l'eau présente à l'entrée de l'impulseur quand la vitesse du bateau dépasse celle de l'admission dans 1' impulseur. La figure 8 indique le mode d'écoulement pris par 1' eau dans un groupe à réaction suivant la technique antérieure, exempt de l'aube directrice suivant l'invention, quand la vitesse du bateau est inférieure ou égale à celle de--l'admission dans l'impulseur. La figure 9 indique le mode d'écoulement pris par l'eau dans le groupe suivant la technique antérieure quand la vitesse du bateau dépasse celle d'admission dans l'impulseur. La figure 1 représente un bateau 10 comportant un groupe de propulsion par réaction dont le carter il, qui traverse le fond de la coque 13 et l'arcasse arrière 14, définit intérieurement un conduit 12 d'admission d'eau. De l'eau passe de dessous le bateau, à travers le conduit 12, à l'entrée 15 de l'impulseur, la section transversale du conduit 12 étant environ le r8me que-celle de l'entrée 15, et l'impulseur 16 refoule l'eau à travers lsajutage de la tuyère 17, saillant vers l'arrière. L'impulseur 16 est monté sur un arbre menant 18 qui tourillonne dans des pàliers arrière 19 et avant 20 et est entrainé par un moteur marin classique (non représenté). Le bord d'entrée avant 21 du carter il s'étend sensiblement au ras -du fond de la coque 13 et le carter comporte des plaques latérales verticales 22 dirigées vers-le bas sous la coque. Un tablier postérieur 23 part vers l'arrière du bord d'entrée postérieur 24 du carter 11. Une aube directrice 25-, montée dans le carter 11, s'étend d'un coté à l'autre du conduit 12 défini par ce dernier, qu'elle divise ainsi en deux sections de canalisation, haute 12a- et basse 12b. l'aube 25 dépasse vers l'avant de l'entrée du conduit 12, son bord avant 26 étant espacé vers le bas du bord d'entrée avant 21 du carter 11. L'aube 25 s'étend vers l'arrière sur une distance notable dans le conduit 12 et sa parte arrière est divisée en largeur en un certain nombre de surfaces directrices, représentées au nombre de trois sur les figures 1 et ?. La surface directrice centrale 27 est décalée vers le bas par rapport aux surfaces directrices latérales 28 et-29. Comme le montre la figure 1, la distance de l'aube directrice 25 à la paroi supérieure du carter li croit vers l'arrière pour que la section de passage de la section haute 12a augmente vers l'arrière, ce qui ralentit l'eau à la traversée de cette section. Les bords arrière des surfaces directrices sont nettement espacés de 1' entrée de l'impulseur, ce qui ménage dans le conduit 12 un espace permettant à l'eau de s'écouler par la section basse 12b pour atteindre l'impulseur et de perdre de la vitesse quand seule la section haute 12a est traversée par de l'eau allant alimenter 1' impulseur. L'emplacement conféré à l'aube directrice 25 dans le carter et par rapport à ce dernier dépend dans une grande mesure de la structure du bateau, du conduit d'admission, de 1' impulseur et du moteur associé. Pour un bateau donné, la vitesse nominale maximale -du bateau dépend de la forme de la coque, de la grosseur du groupe moteur et des dimensions de la pompe et de l'ajutage.La forme de la coque et la répartition du poids déterminent aussi l'inclinaison a prise par le bateau qui plane. Be bord avant 26 de l'aube directrice doit être situé, par rapport au bord avant du carter 11, de façon à conférer à la voie d'admission dans la section 12a une aire telle que, quand la vitesse du bateau est maximale, le débit volumique d'admission dans cette section 12a soit égal au débit volumique de traversée de l'impulseur à capacité maximale. Par exemple, si la vitesse maximale du bateau est double de la vitesse d'admission dans l'impulseur à cette vitesse maximale, l'aire d'admission dans la section 12a doit être environ la moitié de celle de l'admission dans l'impulseur. Si la vitesse de pointe du bateau est un plus grand multiple de la vitesse d'admission dans I"impulseur, l'aire d'admission dans la section haute 12a doit être réduite en conséquence. Le bord d'entrée arrière 24 du conduit 12 est placé par rapport à 11 aube directrice 25 comme représenté sur la figure 4. Comme le montre cette figure, une droite 31 reliant le bord avant 26 de l'aube au bord d'entrée arrière 24 présente, sur une parallèle 32 au profil de la coque du bateau passant par le bord avant 26 de 1' aube, une inclinaison a égale à l'inclinaison du bateau planant. Avec cette disposition et quand de l'eau ne traverse pas la section basse 12b, l'eau passant immédiatement audessous du bord avant 26 de l'aube 25 effleure simplement le bord d'entrée arrière 24 et longe la face intérieure du tablier postérieure 23. Les figures 5 à7 illustrent l'effet exercé sur l'eau par l'aube directrice 25 pour des. vitesses différentes d'avance du bateau. La figure 5 indique le mode d'écoulement pris par l'eau quand la vitesse du bateau est égale ou inférieure à la vitesse d'admission dans l'impulseur. k une telle vitesse, de l'eau pénètre dans les sections de canalisation haute 12a et basse 12b, en partie sous l'effet de la succion engendrée par la pompe et en partie du fait de l'effet de'refoulement que le bateau exerce en avançant dans l'eau. L'eau se répartit au début proportionnellement aux aires des entrées des sections haute 12a et basse 12b, mais traverse librement chacune de ces sections, les courants d'eau se combinant en arrière de l'aube et atteignant en régime d'écoulement uniforme entrée de l'impulseur. Etant donné que l'aire limitée d'accès à la section haute 12a ne peut laisser passer toute l'eau nécessaire à la pompe, une succion s'exerce de bas en haut dans la section basse 12b, e sorte queo l'eau franchissant le bord avant 26 de l'aube 25 est aspirée dans la section basse 12b pour former l'appoint d'eau nécessaire- à l'impulsetir. Comme le révèle une comparaison avec la figure 8, les modes d'écoulement dans les conduits desservant les pompes sont sensiblement les mêmes, pour une vitesse du bateau égale ou inférieure à la vitesse d'admission dans l'impulseur, que l'aube directrice 25 soit prévue ou non. Quand la vitesse du bateau dépasse celle de -l'admission dans 1' impulseur, de 1' eau pénètre dans la section haute 12a à une vitesse et à un débit volumique accrus. Les surfaces directrices postérieures guident cette eau de façon à diriger l'eau qui longe la surface centrale 27 vers la zone centrale basse 31 (figure 6) de l'admission de l'impulseur, et l'eau qui longe les surfaces latérales 28 et 29 vers des zones latérales hautes 32 et 33 situées au-dessus et de part et d'autre du centre de l'admission de l'impulseur. Les surfaces de guidage ont les dimensions relatives voulues pour diriger l'eau en proportions sensiblement égales vers les trois zones équidistantes -31, 32 et 33 entourant l'admis sion de l'impulseur.- b k mesure que le débit de traversée de la section haute 12a croc, la pression exercée par l'eau empruntant cette section aux extrémités arrière des surfaces directrices augmente, ce qui réduit le-débit de traversée de la section basse 12b. L'eau qui emprunte tout de même cette section tend à se répartir et à combler les lacunes du courant plus fort traversant la section haute q12a, de sorte'que l'eau est uniformément répartie à l'admission de ltimpulseur. La figure 7 indique le mode d'écoulement apparaissant quand la vitesse du bateau devient- double de celle de l'admission dans l'impulseur. A ce stade, l'eau est refoulée dans l'entrée de la section haute à une vitesse double de celle de l'admission dans l'impulseur. L'entrée de la section haute étant la moitié de celle de l'impulseur, la section haute fournit toute l'eau que l'impulseur peut recevoir. Grâce aux surfaces directrices 27, 28 et 29, cette eau se répartit uniformément autour de l'entrée de 1' impulseur. Cette uniformité de répartition est encore améliorée par le ralentissement que l'eau subit à la traversée de la section haute 1 2a à mesure que la section de passage de celle-ci augmente. k ce stade, la pression; dfeau régnant dans le conduit d'admission à l'extrémité arrière des surfaces directrices a augmenté, du fait de l'accroissement du débit de traversée de la section haute 12a, au point- que la pression globale est la même aux deux extrémités de la section basse 12b. il en résulte la formation d'un écran d'eau interdisant la traversée de la section basse 12b. L'eau qui défile immédiatement au-dessous du bord avant de l'aube franchit alors uniment l'entrée de la section basse, puis longe la face inférieure du tablier 23. Ainsi, quand la vitesse du bateau augmente au-delà de la vitesse d'accès à î'iaipseur, le débit de traversée de la section haute 12a augmente et celui de traversée de la section basse s'ajuste automatiquement de façon que les devis sections ne soient traversées que par la quantité d'eau admissible parl'impulseur. La dimension de l'entrée de la section haute- tend à limiter la vitesse du bateau. Par exemple, si le bateau décrit venait à prendre une vitesse supérieure au double de celle de l'admission dans l'impulseur, de l'eau serait refoulée dans la section haute à un débit supérieur à celui admissible par l'impulseur. En conséquence, la pression d'eau régnant en amont de l'impulseur augmenterait et de l'eau traverserait vers l'avant la section basse 12b pour ressortir par son entrée, résistant ainsi à l'avance du bateau. Toutefois, une telle résistance résulterait d'un défaut dans la conception initiale. Quand l'aube directrice est placée de façon que, à la vitesse maximale du bateau, le débit volumique de traversée de la section haute soit égal au débit volumique de traversée de l'impulseur, il ne peut y avoir inversion de l'écoulement. L'aube directrice 25 représentée comporte trois surfaces directrices destinées à répartir l'eau entre trois zones d'accès à la pompe, dont les centres sont espacés de 1200, mais on peut aussi prévoir sur l'aube un nombre différent de surfaces directrices pour obtenir une répartition uniforme. On peut par exemple prévoir quatre surfaces directrices pour répartir l'eau empruntant la section haute 12a en quatre courants et diriger ceux-ci vers des zones d'admission à l'impulseur espacées de 900. On peut encore prévoir cinq surfaces directrices ou davantage pour diviser l'eau qui emprunte la section haute en des courants plus nombreux, dirigés vers des zones équidistantes d'admission à Stimpulseur. Dans la réalisation choisie à titre d'exemple, une seule aube directrice divise le conduit d'admission en deux sections 12à et 12b, toutes deuxnécessaires et-disponibles pour canaliser l'eau quand la vitesse.du bateau est faible. Quand cette vitesse augmente, l'écran d'eau formé dans la section basse élimine celle-ci et toute l'eau alimentant l'impulseur passe~par la section haute 12a. On peut éventuellement prévoir deux ou plusieurs aubes directrices parallèles divisant le conduit 12 en trois-sections de canalisation ou davantage. Si elles sont conçues suivant l'invention, les sections basses sont éliminées progressivement et automatiquement à mesure que la vitesse du bateau augmente, tout en assurant la canalisation quand cette-vitesse est faible. ainsi, sans aucune pièce mobile, les aubes directrices règlent automatiquement la section de passage efficace du conduit selon la vitesse du bateau, afin que due l'eau puisse-traverser librement -et régulièrement le conduit jusqu'à l'entrée de l'impulseur aux différentes vitesses du bateau, ce qui porte au maximum le rendement du groupe à réaction. RNDIOTI0NS 1. bateau à réaction comportant un orifice de tuyère à eau de réaction dépassant vers l'arrière, une pompe à impulseurmue par moteur refoulant de l'eau dans l'ajutage de la tuyère, et des moyens formant un conduit d'admission d'eau partant vers l'avant et vers le bas de l'entrée de la pompe à impulseur, ce conduit traversant le fond de la coque du bateau, présentant une ouverture d'entrée qui est située sensiblement au ras de ce fond et dont l'aire est sensiblement égale à celle de l'entrée de la pompe, caractérisé en ce qu'une aube est disposée transversalement dans le conduit pour le diviseren.sections haute et basse et dépasse vers l'avant de l'entrée du conduit sur une distance notable au delà d'une droite reliant les bords avant et arrière de l'entrée du conduit, cette aube présentant un bord avant sensiblement horizontal, situé au-dessous du bord avant de l'entrée du conduit, et s'étendant vers l'arrière sur une distance notable dans le conduit. 2. Bateau à réaction selon la revendication 1, caractérisé en ce que ltangle entre une droite reliant le bordbavant de l'aube au bord arrière de l'entrée du conduit et une parallèle au profil de la coque passant par le bord avant de l'aube est sensiblement égal à celui du bateau planant. 3. Bateau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'aube comporte à l'arrière plusieurs surfaces directrices destinée à diriger des courants formés par l'eau qui traverse ladite section haute-vers des zones préfixées réparties autour de l'admission de la pompe. 4. Bateau'selon l'une quelconque-des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'extrémité arrière de l'aube est nettement espacée de l'admission de la pompe à impulseur. 5. Bateau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la section haute du conduit d'admission, située entre l'aube et la partie supérieure du conduit, a une section de passage qui augmente progressivement vers l'arrière à partir de -l'entrée du conduit. 6. Bateau selon la revendication 3, caractéris en ce que que l'aube présente une surface directrice centrale dirige environ un tiers de- l'eau empruntant la section haute vers la zone inférieure de l'admission de la pompe à impulseur, et deux surfaces directrices latérales dont chacune dirige environ un tiers de l'eau empruntant ladite section haute vers des zones supérieures de l'admission de la pompe à impulseur.