Brevet FR2336297A1 — publié le 19770722

La présente invention a pour objet une hélice pour la propulsion marine entraînée par un moteur électrique, appliquant le couple non a travers un arbre d'hélice, mais directement a la circonférence de l'hélice. Il existe déjà des projets de tells propulsions marines, mais leur réalisation n' a pas vu le jour en raison de difficultés techniques qui ont empêché leur mise en pratique. On connaît notamment le projet d'une hélice pour la propulsion marine, fixée un navire, et comprenant des pales d'hélice dont les extrémités sont reliées par un bandage d'hélice supportant un rotor de moteur électrique tournant dans un stator, rotor et stator pouvant être abrités dans un carénage conçu suivant les principes de l'hydrodynamique. L'invention a pour but de remédier aux difficultés qui se sont opposées à la réalisation de tels projets. Pour ce faire, l'hélice suivant la présente invention est caractérisée en ce que le stator muni de son enroulement est proté gv de manière étanche par une gaine en tôle amagnétique empechant l'eau de mer de venir en contact avec las tôles et l'enroulement du stator. D'autres caractéristiques avantageuses de l'invention sont constituées par les mesures suivantes: - le rotor est recouvert, sur la face délimitant l'entrefer d'une tôle à haute perméabilité magnétique, constituant une frette pour l'enroulement rotorique, - le rotor est encapsulé de manière étanche dans un espace annulaire à l'extérieur du bandage d'hélice, et à l'intérieur de la tôle a haute perméabilité magnétique. - le carénage d'hélice abritant le dit stator et le dit rotor est fixé au navire par l'intermédiaire d'un support pivotant actionné par une machine a gouverner. L'invention est expliquée ci-dessous par rapport à un exemple d'une forme d'exécution représentée au dessin annexé. La figure 1 de ce dessin est une coupe axiale d'une hélice suivant l'invention. La figure 2 est une partie agrandie de cette coupe de la figure 1. A la figure 1 du dessin, 1 représente les tôles du fond de cale d'un navire dans lesquelles sont disposes deux supports 2 et 3 pour la rotation d'un pivot de gouvernail 4. A sa partie inférieure, ce pivot de gouvernail 4 supporte un carénage d'hélice 5. Un support d'hélice 6 est relié au carénage d'hélice 5 par des entretoises radiales telles que 7. Ce support d'hélice 6 comprend un palier de butée d'hélice 8 et de deux coussinets d'hélice 9 et 10, de façon à supporter dans une position fixe l'arbre d'halicte il avec une liberté de rotation. Cet arbre d'hélice Il supporte en outre un cône terminal 12. L'hélice est elle-même formée d'un moyeu 13 fixé sur I'arbe d'hélice II de pales telles que 14 et d'un bandage circulaire d'hélice 15, qui relie entre elles toutes les pales d'hélice tElles que 14 à leur plus grand diamètre. Comme on le voit clairement sur le dessin, le bandage d'hélice 15 vient se loger dans une cavité annulaire du carénage d'hélice 5. Le carénage d'hélice 5 se décompose en fait en trois parties: un avant de carénage 16, solidaire du pivot de gouvernail 4 et qui supporte les entretoises telles que 7, une partie médiane 17, qui supporte les moyens d'entraînement de l'hélice coopérant avec le bandage d'hélice 15, et une queue de carénage 18. il est évident que, dans la forme de mise en oeuvre représentée à la figure 1, d'une part, l'avant da carénage 16, le bandage d'hélice 15 et la queue de carénage 18, et d'autre parut, le support d'hélice 6, le moyeu d'hélice 13 et le cône terminal 12, sont carénés de façon à assurer un écoulement hydrodynamique optimum. Le bandage d'hélice 15 porte à sa partie extérieure un corps en fer 19 et, en l'occurrence, un enroulement en cage d'écureuil 20 formant le rotor d'un moteur à induction, tandis que la partie médiane 17 du carénage d'hélice comprend un corps en fer feuilleté 21, muni d'un enroulement 22, formant le stator de ce moteur à induction. Ainsi que l'on peut s'en rendre compte, la rotation de l'hélice est assurée par le bandage d'hélice 15, l'arbre d'hélice 11 tournant à la façon d'une poulie folle dans es paliers d'hélice 9 et 10. La puissance transmise à l'héli- ce n'est pas soumise à la sujétion d'un arbre de couche au à la capacité d'un renvoi d'angle classique logé dans le support d'hélice; elle est uniquement conditionnée par la puissance du moteur à induction dont les composants - stator et rotor - sont logés respectivement dans le carénage d'hélice et dans le bandage d'hélice. L'absenee d'arbre de couche ou de renvoi d'angle rend la conception et la construction d'ensemble très aisée. Si l'hélice est à pas réglable, une commande du pas de l'hélice peut etre réalisée à l'aide de conduits menés ensemble-avec les cibles d'alimentation 21 du moteur à induction à travers le pivot de gouvernail 4 et une des entretoises 7 reliant le support d'hélice au carénage d'hélice 5. Dans ce cas les extrémités des pales d'hélice sont munies de pivots, non représentés, engagés dans le bandage d'entraînement. La fixation du carénage d' hélice 5 au navire, représenté par les tôles 1 du fond de cale, par l'intermé- diaire du support pivotant 2, 3 rend le carénage orientable; ce dernier peut alors servir directement de gouvernail dynamique. Dans ce cas, le pivot 4 est actionné par une machine à gouverner, non représentée. Les difficultés qui s'opposent à une réalisation aisée de la construction décrite ont pour cause, entr'autres les trépidations, la turbulence et les faits que l'eau de mer véhicule des matériaux abrasifs tels que sable et coquillages et qu'elle est un lectrolyte et présente nn pouvoir corrosif élevé vis-à-vis des matériaux de construction du moteur électrique, notamment lorsque des métaux différents sont employés simultanément. Suivant la figure 2, le stator 20 et son enroulement 21 sont encapsulés par une gaine en tôle amagnétique 23 de faible épaisseur. Cette tôle ne doit résister qu'à la corrosion et aux forces développées par la turbulence de l'eau et peut donc être relativement mince. Elle peut être constituée, par exemple en acier inoxydable, amagnétique. Cependant, autres métaux ou alliages résistant à l'abrasion et au pouvoircorrosif de l'eau de mer peuvent convenir comme matériau pour la gaine 23. La turbulence dans l'entrefer entre le rotor et le stator peut être réduite à un minimum lorsque la face du rotor délimitant l'entrefer du moteur électrique est recouverte par une tôle à haute perméabilité magnétique 24. Cette tôle 24 doit être d'une épaisseur suffisante pour résister aux effets combinés de la turbulence laterale et des forces centrifuges, non seulement de la tôle 24 même, mais aussi des barres conducteurs de l'enroulement rotorique auxquelles elle sert de frette. Si-la formation de chaines galvaniques entre les différents matériaux de construction du rotor sont à craindre, l'ffet corrosif de ces chaînes galvaniques peut etre évité, si la tôle 24 forme avec le bandage d'hélice 15 et yh anneau de fermeture 25 un encapsulage étanche pour le rotor. Les joints entre le bandage 15, l'anneau 25 et la tôle 24 peuvent etre des joints en caoutchouc 26, mais il est possible aussi d'envisager des joints soudés.en lieu et place d'un ou de plusieurs joints en caoutchouc. Si la tôle 24 est en fer doux, elle est de préférence recouverte d'une couche de chrome obtenu par galvanisation. En lei et place du chrome, un autre métal ou alliage peut etre utilisé pourvu qu'il résiste bien à l'abrasion et à la corrosion par l'eau de mer. Un meme revêtement superficiel peut être appliqué sur la face de la gaine 23 qui est en contact avec l'eau de mer. Dans l'exécution suivant la figure 2, le corps en fer 19 supporte les bagues de court-circuit 20' de l'enroulement 20 représente par les barres de la cage d'écureuil. L'avant de carénage 16 et la queue de carénage 18 sont solidarisée avec la partie médiane du carénage 17 au moyen d' écrous 28 et de tirants 29 traversant des tubes 30 soudés entre deux flasques 31 et 32 délimitant un ensemble statorique. Les tubes 30 servent en outre de support au corps en fer feuilleté 21 du stator .Les faces latérales de cet ensemble statorique sont pourvues de nervures ménageant entr'elles des canaux radiaux d'évacuation d'eau 33 qui se terminent par des orifices de sortie 34. L'entrefer du moteur électrique est espace compris entre le corps en fer feuilleté 21 et la tôle 25, car la tôle 24 est amagnétique. La partie de 1' entrefer située entre les tôles 24 et 25 est un espace rempli eau communicant avec les canaux radiaux 33. Pour éviter que des particules de sable et de coquillages ou plus genéralement des particules d'un poids spécifique plus lourd que l'eau ne s infiltrent dans cette partie de l'entrefer, on prévoit des moyens qui assurent la projection de ces particules lourdes véhiculées par l'eau dans te sens des flèches montrées à la figure 2 en direction des canaux radiaux 33. Dans l'exemple représenté ces dits moyens sont des joints à labyrinthe 35 disposés sur les cotés latéraux du bandage d'hélice 15 dans lequels l'eau atteint des vitesses élevées et communique aux particules lourdes une énergie cinétique plus élevée qu a une quantité d'eau de même volume. De cette manière, seulement de l'eau débarassée de ces particules lourdes s'infil4Fe dans l'entre- fer. Les joints à labyrinthe 35 remplissent en outre une autre fonction: celle de limiter la circulation d'eau dans les canaux radiaux, d'empêcher des saletés d'y entrer et eventuellement de broyer des grosses particules engagées. La tôle amagnétique 24 est relativement mince et constitue donc un elément délicat de l'ensemble. Elle est soudée d'une part à uneflasque 36 vissé sur le flasque 31 de ensemble statorique et enfilé, sans y être solidarisé, sur une bague 37 qui la soutient. La bague 37 est solidaire aussi du flasque 31. Du côté oppose, la tôle 24 est soudée à une bague support 38, mais n'est pas soli darisée avec le flasque 32. La bague 38 coulisse dans une buselure de grand diamètre du flasque 32 et forme un joint de dilatation. Un joint en caoutchouc annulaire 39 assure une étanchéité parfaite. De cette manière des échauffements locaux et autres sollicitations ne risquent pas de déformer la tôle 24. Comme occasionneilement des particules dures ou débris de plantes ou animaux peuvent s'infiltrer dans l'entrefer, un drainage continuel est maintenu dans la partie de l'entrefer remplie d'eau. Ce drainage est obtenu par exemple en disposant des ailettes 40 sur l'anneau 26. Ces ailettes engendrent une pression du côté gauche de l'entrefer légèrement plus grande que la pression du côté droit où des ailettes ne sont pas prévues. REVENDICATIONS. 1. Hélice pour la propulsion marine fixée à un navire et comprenant des pales d'hélice dont les extrémités sont reliées par un bandage d'hélice supportant un rotor de moteur électrique tournant dans un stator, rotor et stator pouvant être abrités dans un carénage conçu suivant les principes de l'hydrodynamique, caractérisée en ce qu'un ensemble statorique comprenant le stator et son enroulement est protégé de manière etanche,du côté de l'entrefer, par une gaine en tôle amagnétique empechant l'eau de mer de venir en contact avec les tôles et l'enroulement du stator. 2. Hélice suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor est recouvert, sur la face délimitant l'entrefer d'une tôle à haute perméabilité magnétique, constituant une frette pour l'enroulement rotorique. 3. Hélice suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le rotor est encapsulé de manière étanche dans un espace annulaire à l'extérieur du bandage d'hélice et à l'intérieur de la tôle à haute perméabilité magnétique. 4. Hélice suivant une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la face en contact avec l'eau de mer de la gaine en tôle amagnêtique et/ou de la tôle à haute perméabilité magnétique est munie d'un revêtement résistant à la corrosion et à l'abrasion. 5. Hélice suivant une des revendications préc8dentes,caractérigée en ce que la tôle amagnétique est solidarisée d'un côté avec l'ensemb & statorique et coulisse de l'autre côté dans un joint de dilatation étanche de ce même ensemble statorique. 6. Hélice suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des canaux radiaux sont prévus de part et d'autre de l'ensemble statorique et en ce que des moyens sont prévus pour projeter en direction de ces canaux radiaux des particules lourdes véhiculées par l'eau et d'empêcher ainsi que ces particules ne s'infiltrent dans l'entrefer. 7. Hélice suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour maintenir un drainage à travers l'entrefer. 8. Hélice suivant la revendication 6, caractérisé en ce que la circulation d'eau dans les canaux radiaux est limitée par des joints à labyrinthe disposés sur les côtés latéraux du bandage d'hélice. 9. Hélice suivant une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le carénage d'hélice abritant le dit rotor dt le dit stator est fixé au navire par I'intermédiaire d'un support pivotant agtionné par une machine à gouverner.