Brevet FR2261926A1 — publié le 19750919

La présente invention concerne un propulseur a réaction gazeuse pour la propulsion navale, fixé a une coque et comprenant un diffuseur d'entrée divergent dans lequel liteau admise est comprimée et ralentie, au moins un étage d'injection faisant suite au diffuseur et comportant des moyens pour introduire le gaz de réaction, et un étage de détente. Un des moyens connus pour réaliser ce type de propulseur consiste à injecter le gaz à faible vitesse et à détendre ltemulsion dans une tuyère convergente ou convergente divergente. Une faible différence de quantité de mouvement est réalisée entre ltentrée et la sortie et le rendement propulsif est théoriquement élevé. En pratique malheureusement, de tels propulseurs ont un rendement propulsif relativement faible car ils sont très sensibles aux phénomènes internes tels que ceux résultant en particulier des-glissements apparalssant entre les phases liquide et gazeuse ou au sein même de la phase liquide. Il convient par ailleurs de- noter que le rendement n'est pas amélioré par l'injection dtun gaz chaud. Ce dernier, en se mélangeant avec 11 eau atteint en effet rapidement la température de celle ci pour évoluer ensuite de façon isotherme. La présente invention se propose dtaméliorer le rendement des propulseurs de ce type et, pour ce faire, elle a pour objet un propulseur qui se caractérise en ce que les moyens pour introduire le gaz de réaction permettent d'injecter ce dernier à très grande vitesse et en ce que l'étage de détente est non convergent. Grâce a cet ensemble de dispositions, les coefficients de glissement moyens, malgré le grand écart de vitesse existant entre le gaz et liteau au niveau de l'étage d'injection, sont pratiquement nuls dans la section de sortie de étage de détente. Par ailleurs, en raison de la pénétration brutale du courant gazeux dans 11 eau, les longueurs de mélange sont courtes. On conçoit donc que le rendement du propulseur conforme à la présente invention est supérieur à celui des propulseurs à réaction gazeuse connus. Il convient en outre de remarquer que le gaz, lorsqu'il est injecté à grande vitesse, -a tendance à évoluer non pas de façon isotherme, mais plutôt de façon adiabatique. Par suite, l'injection d'un gaz chaud peut être envisagée pour améliorer encore le rendement du propulseur conforme à l'invention. Avantageusement, les moyens pour introduire le gaz de réaction permettent d'injecter ce dernier sous une faible incidence. En effet, cette faible incidence est compensée gar la valeur élevée de l'angle de confluence des deux fluides. Selon un mode préféré de réalisation, le propulseur a une section transversale rectangulaire, sa paroi supérieure étant constituée par une partie de la coque qui supporte ses parois latérales, tandis que sa paroi inférieure est formée de deux volets articulés au niveau de l'étage d'injection de maniere à permettre de modifier la section d'entrée du diffuseur et la section de sortie de l'étage de détente. Du fait que le propulseur est intégré à la coque, l'augmentation du maître couple résultant de la présence de ce dernier est seulement égale à la section d'entrée du diffuseur. Par ailleurs, grâce à la possibilité de règlage des deux volets indépendamment l'un de l'autre, il est possible de faire varier la poussée en fonction de la vitesse de déplacement. En effet, si l'on diminue la section d'entrée du diffuseur, la quantité d'eau admise dans le propulseur diminue également. Il s'ensuit que l'eau est davantage accélérée et que la poussée augmente. Si l'on diminue maintenant la section de sortie de l'étage de détente, la quantité de gaz nécessaire diminue, ce qui entraîne une diminution de la poussée, mais une augmentation du rendement. Un mode d'exécution de la présente invention est représenté à titre d'exemple sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale très schématique d'un propulseur conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'un détail de la figure 1 - la figure 3 est un graphe représentant la variation de la pression à l'intérieur du propulseur -; - la figure 4 est une vue en coupe -schématique d'un propulseur fixé sur une coque de navire - la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 4 ; et - la figure 6 est une variante de réalisation du propulseur représenté à la figure 4. Le propulseur à réaction gazeuse pour la propulsion navale objet de la présente invention comporte un diffuseur d'entrée 1 divergent dans lequel l'eau admise est comprimée et ralentie, un étage d'injection 2 faisant suite au diffuseur et destiné a introduire dans l'eau le gaz de réaction en provenance d'une conduite 3, et un étage de détente 4 dans lequel s'effectue le mélange du gaz et de l'eau. Conformément à l'invention, les sections successives de l'étage d'injection 2 sont dimensionnées compte tenu de la pression créée dans la conduite 3 de manière que le gaz de réaction soit injecté à très grande vitesse par exemple à une vitesse de 300 m/s, et sous une incidence relativement faible voisine de 100. En raison de la vitesse élevée du gaz, l'interpénétration des deux fluides, en s'effectuant rapidement, provoque une émulsion de l'eau dans une zone A visible sur la figure 2 et située à l'intérieur de l'angle de confluence B, ce dernier étant nettement supérieur à l'angle d'incidence du gaz. Quant à l'étage de détente 4, il est faiblement divergent et malgré le grand écart entre la vitesse du gaz et celle de l'eau, les coefficients de glissement moyens entre ces deux fluides sont pratiquement nuls dans la section de sortie de cet etage. Le graphe de la figure 3 montre que la pression de l'eau croît dans le diffuseur pour atteindre sa valeur maximum au niveau de l'étage d'injection, puis décroît rapidement dans l'étage de détente jusqu a ce qu'elle reprenne à la sortie de celui-ci, la valeur qu'elle avait à l'entrée du diffuseur. Selon un mode préféré de réalisation, le propulseur a une section transversale rectangulaire et est intégré, comme on peut le voir sur les figures 4, 5 et 6, a la coque propulsée 5, de manière qu'unie partie 6 de celle-ci constitue sa paroi supérieure et supporte ses parois latérales 7. Grâce a cette disposition, la propulseur se prête particulièrement bien à la géométrie variable. Sa paroi inférieure peut en effet être formée de deux volets 8 et 9 articulés au niveau de l'étage d'injection de manière à permettre de modifier la section d'entrée du diffuseur 1 et la section de sortie de l'étage de détente 4 et à faire varier la poussée en fonction de la vitesse de déplacement. Si par exemple, on diminue la section d'entrée du diffuseur en amenant le volet 8 dans la position représentée en traits mixtes à la figure 6, la quantité d'eau admise dans le propulseur diminue et celle-ci est alors accélérée, ce qui entraîne une augmentation de la poussée. Si maintenant, on diminue la section de sortie de l'étage de détente en amenant le volet 9 dans la position également représentée en traits mixtes sur la figure 6, la quantité de gaz nécessaire diminue et la poussée développée décroît également. il convient de noter que l'on peut augmenter la puissance du propulseur en augmentant sa longueur en rapport à sa section frontale ou en prévoyant plusieurs injecteurs en parallèle. REVENDICATIONS 1.- Propulseur à réaction gazeuse fixé à un corps flottant et comprenant un diffuseur d'entrée divergent dans lequel l'eau admise est comprimée et ralentie, au moins un étage d'injection faisant suite au diffuseur et comportant des moyens pour introduire le gaz de réaction, et un étage de détente, caractérisé en ce que les moyens pour introduire le gaz de réaction permettent dlinjec- ter ce dernier à très grande vitesse et en ce que l'étage de détente est non convergent. 2.- Propulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour introduire le gaz de réaction permettent d'injecter ce dernier sous une faible incidence. 3.- Propulseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que sa section transversale est rectangulaire. 4.- Propulseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que sa paroi supérieure est constituée par une partie du corps flottant qui supporte ses parois latérales, tandis que sa paroi- inférieure est formée de deux volets articulés au niveau de l'étage d'injection de manière à permettre de modifier la section d'entrée du diffuseur et'la section de sortie de l'étage de détente. 5.- Propulseur selon l' he suelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est placé sous la coque de l'engin dont il assure la propulsion.