Brevet FR2303956A1 — publié le 19761008

La présente invention a pour objet un multiplicateur de poussée pour bateau ou aéronef. La propulsion d'engins, tels que bateaux et aéronefs, se fait en chassant un courant de fluide vers l'arrière. La force impliquée dans ce changement de force vive est transmise au véhicule qui l'engendre. Le courant de jet peut etre créé par une hélice comme dans la plupart des navires et pour certains avions, ou par des tuyères à haute pression alimentées par des pompes ou com presseurs hydrodynamiques, selon les circonstances. Pour de telles unités à jet unique, des vitesses élevées sont requises pour produire la poussée nécessaire. Cela implique une grande perte proportionnelle d'énergie et de rendement à cause du niveau de la vitesse dans le fluide qui sort. On obtient un rendement optimum pour une entrée donnée par une forte évacuation à vitesse basse, controlée par le fait que la poussée est déterminée par la différence entre la vitesse de décharge et la vitesse du bateau ou aéronef. Pour les navires cela nécessite de grandes hélices tournant à des vitesses faibles. La valeur optimale a été atteinte dans ces navires pour des cargos de gros tonnages en termes de la fabrication et en créant des conditions appropriées d'écoulement vers l'hélice. Pour augmenter la poussée due à l'hélice dans les navires, on a employé des boucliers (ou blindages) entourant l'hélice. L'eau aspirée par l'hélice entrame également l'eau environnante à travers l'entrée du bouclier. La vitesse induite dans l'eau sur la face antérieure du bouclier réduit la pression sur celle ci, La différence entre cette pression et la pression statique existant au niveau de l'unité fournit la poussée additionnelle en direction du mouvement du navire. De tels multiplicateurs de poussée sont utiles pour les bateaux de faible vitesse tels que des remorqueurs et cargos de gros tonnage. Lorsque la source de poussée possède un diamètre plus petit et une vitesse relativement élevée comme par exemple dans le cas d'une tuyère motrice, on peut utiliser un bouclier similaire à celui mentionné ci-dessus avec addition d'un prolongement cylindrique postérieur au bouclier, ce prolongement servant de tube mélangeur. Ainsi, lorsque par exemple le bouclier entoure une tuyère motrice, le diamètre de la tuyère est une fraction du diamètre du tube mélan geur, cerapport déterminant la proportion entre la quantité de fluide aspirée à travers l'entrée évasée et celle s'échappant à travers la tuyère motrice. La longueur du tube mélangeur doit betre égale à plusieurs fois son diamètre afin d'obtenir un rendement minimal de ce qui est essentiellement un éjecteur ou pompe à jet d'eau. L'augmentation de la poussée dans le cas du tube mélangeur provient de la pression réduite sur l'entrée évasée du bouclier par la force vive imprimée à lleau aspirée dans le tube et évacuée à une certaine vitesse comprise entre celle de la tuyère motrice et celle du fluide d'aspiration. Comme dans le cas du bouclier mentionné en premier lieu, l'augmentation de poussée diminue avec toute augmentation de la vitesse du navire & cause de la force vive initiale déjà présente dans le fluide lorsqulil pénètre dans le tube mélangeur, plus l'augmentation de sillage et pertes par frottement de l'unité. Tous les boucliers ou tube mélangeurs employés jusqu'à présent sur les navires ou aéroplanes ont été nécessairement ouverts à la force de l'eau ou de l'air à mesure que le navire avance. Lorsque la vitesse augmente, il devient plus difficile d'imprimeur une force vive au fluide lorsqu'une valeur donnée est dépassée. Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, cela ne constitue pas un grave problème pour les vaisseaux qui se déplacent lentement, avec des courants chauds à haute vitesse. L'un des buts de la présente invention est par conséquent de réaliser un multiplicateur de poussée qui soit efficace aussi bien pour les bateaux se déplaçant rapidement que pour ceux se déplaçant lentement, ayant des sources d'énergie à haute vitesse ou à vitesse faible. A cet effet, le multiplicateur de poussée selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un bouclier (blindage) entourant une source d'énergie du bateau ou aéronef, le bouclier présentant une entrée évasée située à proximité immédiate de la coque du bateau ou aéronef de telle manière que le fluide pénètre dans le bouclier en direction sensiblement radiale, augmentant ainsi la poussée de la source d'énergie par réduction de la pression du fluide agissant sur la face frontale de l'entrée évasée. L'davantage découlant de la disposition de l'entrée évasée du bouclier à proximité immédiate de la coque d'un bateau est que les vitesses du fluide aspiré sont augmentées plus particulièrement au diamètre externe de l'entrée évasée. Cette augmentation de la vitesse est plus grande au bord évasé que sur la paroi ou coque du bateau ou aéronef. Cela entraxe une différence plus grande de pression, ce qui entraidera une poussée plus forte. Un avantage supplémentaire dérivant du fait que le fluide doit pénétrer dans le bouclier en direction sensiblement radiale, ou perpendiculairement à son axe, est que le fluide se déplacera d'abord vers l'avant à la vitesse du vaisseau. Cela représente une force vive que le bateau doit fournir, mais cette force dirigée vers l'arrière est présente en tout cas à moins que la région de la partie arrière du vaisseau ne soit de forme aérodynamique. Lorsque cette eau avec force vive dirigée vers l'avant est rejetée de la partie arrière du bouclier, le changement dans la force vive fournit la poussée. Cette poussée est beaucoup plus grande que celle disponible lorsque l'eau dlaspira- tion est statique avant entrée, et par conséquent elle ne diminue pas fortement lorsque la vitesse du vaisseau augmente. Pour une meilleure còmpréhension de llinvention, celle-ci sera maintenant décrite en se reportant au dessin annexé, mais il est bien entendu que l'invention ne doit pas oestre considérée comme étant limitée aux formes de réalisation illustrées dans les dessins. La figure 1 est une vue en coupe-élévation schématique d'une première forme de réalisation du multiplicateur de poussée selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe partielle agrandie du multiplicateur illustré dans la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe-élévation schématique d'une deuxième forme de réalisation du multiplicateur de poussée selon l'invention. La figure 4 montre des modes de construction proposés pour des multiplicateurs selon l'invention disposés à la partie arrière ou porpe d'un vaisseau. La figure 5 montre un mode de construction proposé pour des multiplicateurs selon l'invention disposés le long de la coque d'un navire. La figure 6 montre le montage de multiplicateurs orientables selon llin- vention destinés à etre employés pour la propulsion et les manoeuvres d'un vaisseau. Le multiplicateur illustré dans la figure 1 comporte un bouclier Il ayant une entrée évasée 12, le bouclier entourant une tuyère motrice 13. L'entrée évasée 12 du bouclier est placée très près de la paroi ou coque 14 de engin propulsé, ici un navire, de telle manière que le fluide pénètre dans le bouclier en direction sensiblement radiale ou perpendiculairement à l'axe du bouclier. De préférence, lgextrémité postérieure du bouclier 11 présente un prolongement tubulaire cylindrique 15 dirigé vers l'arrière et servant de tube mélangeur, la longueur du bouclier avec le prolongement étant très supérieure au diamètre interne de l'entrée évasée 12. Parce que l'entrée évasée 12 est placée très près de la coque 14, la 14,~la Vi-BSleflu.Buide aspiré dans le bouclier est augmentée, l'augmentation de la vitesse étant plus grande sur le bord évasé que sur la coque 14. Pour réduire toute vitesse élevée possible près de la coque 14, laquelle produirait une force vers l'arrière, la coque 14 peut etre rendue rugueuse à l'égard de l'écoulement par l'emploi par exemple de protubérances 16 telles qu'illustrées dans la figure 2, afin de réduire les vitesses adjacentes à la coque 14.La périphérie externe de l'entrée évasée 12 présente de préférence des bords aigus comme montré en 17, ou, suivant la variante de la figure 2, elle présente une légère saillie vers l'avant 18 afin que la couche limite du fluide soit rapidement élargie sur la surface recourbée de l'entrée évasée 12. Cela augmente le développement de la force de poussée. La source d'énergieillustrée dans les figures 1 et 2 est, comme mentionné, une tuyère 13 alimentée par une pompe depuis l'intérieur du navire afin de créer une vitesse élevée. Comme variante de la tuyère 13, on peut mentionner une hélice 23 de type conventionnel ou de construction spéciale, comme illustré dans la figure 3, cette hélice 23 présentant un bouclier 21 ayant une entrée évasée 22 placée très près de la coque du vaisseau.Cependant, dans cette forme de réalisation; au lieu que le tube mélangeur soit un prolongement de la partie postérieure du bouclier, il pourrait etre formé par un organe séparé ayant une entrée évasée 20 qui est située adjacente à > et à proximité immédiate de l'entrée évasée 22 du bouclier 21, la longueur du tube 25 étant beaucoup plus grande que le diamètre interne de son entrée évasée 20. Dans cette forme de réalisation, l'augmentation de la poussée initiale de l'hélice est obtenue par aspiration à la face frontale du bouclier 21 et aspiration supplémentaire à l'entrée évasée 20. De préférence, la face postérieure de l'entrée évasée 22 du bouclier 21 est rendue rugueuse à l'égard de l'écoulement de la manière et pour des raisons similaires à celles de la coque 14 de la forme de réalisation illustrée dans les figures 1 et 2. On peut montrer par les principes de l'hydrodynamique que pour avoir des conditions de laminage près des entrées évasées, un mouvement turbulent imprimé au courant radial interne fera augmenter les vitesses adjacentes aux surfaces des entrées évasées. Cela s'appliquerait probablement à un écoulement turbulent de sorte que les aubes 26 (figure 3) placées autour de la périphérie de l'entrée évasée 20 à ctté de la face postérieure de l'entrée évasée 22 augmenteront davantage la différence de pression sur celle-ci. D'autres aubes ou ailettes similaires 27 entre l'entrée évasée du bouclier et la coque du navire dans les deux formes de réalisation illustrées dans les figures 1 et 2 et dans la figure 3 peuvent être dirigées de manière à améliorer le rendement des sources d'énergie. On peut considérer que le système décrit avec référence à la figure 3 avec le petit jeu ou espacement entre l'entrée évasée 20 et l'entrée évasée 22 représente le système mélangeur en cascade proposé dans le passé. Cependant, la similarité n'existe pas à cause de la grande longueur du tube mélangeur 25 requise dans le cas présent. Si un système en cascade était adopté, la longueur totale deviendrait excessive. Par rapport à un milieu constitué par l'eaux comme c'est le cas des navires, le rendement de 1! opération dépendrait en grande partie de l'exclusion de l'air hors de l'eau induite. De l'eau gazéifiée ne donnerait pas un changement de force vive aussi favorable. Pour cette raison, les multiplicateurs de poussée doivent être immergés aussi profondément que possible sur la partie arrière du navire. Une construction proposée pour un cargo de fort tonnage a été montrée sur le coté droit de la figure 4. 1l est possible qu'une fixation à plusieurs gouvernails soit employée sur les sorties des tubes mélangeurs, mais on peut également gouverner le navire par des jets sur un seul coté de la pompe. Si un espace suffisant ntest pas disponible à la partie postérieure d'un vaisseau pour développer la poussée désirée, des jets et leurs multiplicateurs peuvent etre employés dans des entailles appropriées, formées le long des cotés comme illustré dans la figure 5 et dans la partie de gauche de la figure 4. Ces unités sont légèrement moins efficaces que celles utilisées dans la poupe dans le but d'obtenir une poussée, à cause de leur légère obliquité par rapport à l'axe du navire, Cependant, elles peuvent betre extremement efficaces pour gouverner le navire.Lorsque les unités de la partie avant par exemple sont actionnées seules, il y a un fort moment tournant exercé sur le navire. Un système de propulsion plus souple est illustré dans la figure 6, dans laquelle des multiplicateurs de poussée selon l'invention sont connectée avec un mécanisme pivotant 30 à l'intérieur de canaux appropriés 31 formés le long de chaque coté du navire. Les sources d' énergie, pouvant betre soit du type à tuyère, soit du type à hélice, peuvent serre dirigées vers l'arrière (S), vers babord ou tribord (D), ou vers l'avant (B) pour renverser la direction de marche. La manoeuvre peut ainsi se faire sans l'emploi de remorqueur. 1l est à noter que les multiplicateurs ci-dessus ont été décrits en connexion avec un milieu liquide; cependant, on se rend compte que l'air pourra wetre le milieu porteur et le milieu conduit, cet air étant envoyé depuis des réservoirs à air comprimé, ou de compresseurs, ou ventilateurs en direction verticale, inclinée ou horizontale. En ce qui concerne les aéronefs, le principe d'un type mélangeur et d'un jet ou tuyère à haute vitesse permet de créer les grands volumes d'air nécessaires et autres avantages de pression différentielle sur les boucliers et sur les entrées évasées. Cela s'appliquerait surtout à des forces ascensionnelles telles que celles nécessaires dans un appareil de type hélicoptère. Des unités telles qu'illustrées dans les figures 1 ou 3 qui sont dirigées vers le haut peuvent utiliser la tuyère 13 ou l'hélice 23 pour aspirer l'air à travers le tube mélangeur 15 ou 25. Une plateforme porteuse de charge lourde demanderait plusieurs de ces unités de poussée. Une seule unité peut atre construite pour soulever un homme et l'outillage nécessaire pour fournir l'énergie. Cet homme pourrait ensuite se propulser lui-m & e horizontalement en faisant basculer la plateforme ou au moyen d'une hélice subsidiaire. REVENDICATIONS 1. Multiplicateur de poussée pour bateau ou aéronef, caractérisé en ce qutil comprend un bouclier entourant une source d'énergie du bateau ou aéronef, le bouclier présentant une entrée évasée située à proximité immédiate de la coque ou paroi du bateau ou aéronef de telle manière que le fluide pénètre dans le bouclier en direction sensiblement radiale, augmentant ainsi la poussée de la source d'énergie par réduction de la pression du fluide agissant sur la face frontale de l'entrée évasée. 2. Multiplicateur de poussée suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la coque ou la paroi du bateau ou aéronef adjacente à l'entrée évasée est rendue rugueuse de manière à réduire la vitesse du fluide pénétrant dans ren- trée évasée immédiatement à cté de ladite coque ou paroi. 3. Multiplicateur de poussée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la périphérie externe de rentrée évasée présente des bords aigus. 4. Multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des aubes de guidage, fixes ou mobiles, sont situées à ladite entrée évasée pour créer un courant radial ou turbulent du fluide qui pénètre dans l'entrée évasée. 5. Multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la longueur du bouclier est beaucoup plus grande que le diamètre interne de ses entrées évasées, formant ainsi un tube cylindrique à l'arrière de la source d'énergie. 6. Multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la source d'énergie est une hélice, et un bouclier supplémentaire ou secondaire est situé à l'arrière du bouclier qui entoure hélice, ce bouclier secondaire ayant une entrée évasée tout près de entrée évasée du bouclier qui entoure l'hélice. 7. Multiplicateur de poussée suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la face postérieure du bouclier qui entoure l'hélice est rendue rugueuse. 8. Multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la source d'énergie est située à la partie arrière du bateau. 9. Multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que de l'air provenant de réservoirs à air comprimé, ou de compres seurs, ou de ventilateurs en direction verticale, inclinée ou horizontale, est employé comme fluide moteur et fluide actionné. 10. Bateau ou aéronef ayant une pluralité d'encoches formées le long de chaque côté de sa coque, chacune de ces encoches étant pourvue d'un multiplicateur de poussée suivant l'une des revendications 1 à 9. 11. Bateau ou aéronef suivant la revendication 10, caractérisé en ce que les multiplicateurs sont montés chacun sur un mécanisme à pivotement pour permettre à la poussée des multipKcateurs d'store exercée en n'importe quelle direction en vue des manoeuvres.