Brevet FR2322049A1 — publié le 19770325

L'invention concerne les mécanismes de navires et plus précisément les entratnements de navire dans lesquels l'arbre d'hélice s 'ouvre vers l'extérieur. I1 est plus avantageux d'appliquer la présente invention sur des brise-glaces et navires à deux hélices et davantage. On connait largement les entraînements de navire dont l'arbre d'SGiceptte une hélice, montée fixe, et comportant un moyeu dans lequel sont pratiqués des orifices radiaux destinés à la fixation des queues des pales de l'hélice. Dans les entraînements de navire similaires, le moyeu de l'hélice est en forme de douille à surface interne conique. Cette surface est placée sur la surface conique correspondante prévue à l'extrémité de l'arbre d'hélice et ensuite le moyeu est fixé sur l'arbre par un écrou, vissé sur la queue filetée de l'arbre d'hélice Afin d'éviter la rotation du moyeu par rapport à l'arbre, on y a prévu des rainures dans lesquelles sont placées des clavettes. Le moyeu de l'hélice étant fixé sur l'arbre d'hélice, on fixe la queue de la pale correspondante de l'hélice dans chaque orifice radial du moyeu. L'inconvénient principal des entrainements de navire connus consiste en la conception relativement compliquée de ladite jonction du moyeu de l'hélice avec l'arbre d'hélice selon laquelle on a prévu la jonction des surfaces coniques ainsi que l'assemblage par filetage et par clavette qui non seulement posent des difficultés pendant la fabrication , car ils demandent des opérations d'ajustage à la main, mais encore compliquent le montage et le démontage de l'hélice sur l'arbre d'hélice. Tous les inconvénients des entrainements de navire connus mentionnés ci-dessus réduisent leur durée de service ca fl ls rendent difficile leur réparation et en diminuent l'efficacité étant donné que pendant le démontage du moyeu d'hélice de l'arbre d'hélice conformément aux procédés connus, les surfaces coniques de leur jonction, les assemblages par filetage et les rainures de clavette peuvent être endommagés. A l'utilisation ultérieure de l'entraînement de navire, ces endommagements peuvent provoquer, à leur tour, une usure prématurée. I1 est Q prendre en considération que la majorité de panne des entrainements de navire connus résulte de la formation de fis sures sur l'arbre d'hélice à l'endroit ou sa partie cylindrique se transforme en surface conique portant le moyeu de l'hélice. Ces fissures sont provoquées par la concentration des tensions à cet endroit de l'arbre d'hélice provenant d'un segment de l'arbre affaibli par les rainures de clavette et également de la corrosion de la surface de l'arbre d'hélice à la suite d'me maumus étanchéité à ltendroit de la jonction du revêtement anticorrosif de l'arbore d'hélice avec le moyeu de l'hélice. Le but de la présente invention consiste à supprimer les inconvénients mentionnés. le problème eonsiste à mettre au point un entraînement de navire doté d'une telle jonction de l'arbre d'hélice avec l'hélice, dont la fabrication demanderait moins de main d'oeuvre et permettrait d'accélérer le montage et le démontage de l'hélice sur l'arbre d'hélice, ce qui contribuerait à augmenter la durée de service de l'entraînement tout entier. Le problème posé est résolu par un entraînement de navire sur l'arbre duquel on a fixé une hélice comportant un moyeu dans lequel sont pratiqués des orifices radiaux pour fi xer les queues des pales de l'hélice, conformément à l'invention, le moyeudel'hélice est exécuté sous forme d'un bollard emmanché sur l'extrémité libre de l'arbre d'hélice de manière que le fond dudit bollard et la face de l'arbre d'hélice forment un enceinte qui est reliée à la surface externe par un canal débouchant, percé dans le moyeu; chaque orifice disposé radialement dans le moyeu débouchant dans celui-ci tandis qu'un logement est pratiqué dans hélice coaxialement audit. orifice pour la fixation de la queue de pale. Cette conception du moyeu de l'hélice permet de sqppri- mer les assemblages par filetage et les assemblages par clavette ainsi que les surfaces coniques d'assemblage sur l'arbre d'hélice et de simplifier ainsi la conception de l'arbre d'hélice et de l'hélice elle-m8me et de supprimer les opérations d'ajustage lors de leurs fabrication et montage. 'amenée d'un fluide visqueux sous pression à l'enceinte entre la face du moyeu sous forme d'un boîtard et la face de l'arbre d'hélice permet de démonter' le moyeu, ce qui simplifie et accélère cette opération depuis l'arbre d'hélice et protège ce dernier des dommages mécaniques en prolongeant ainsi leur durse de leur service. La fixation des extrémités des queues des pales dans les logements de l'arbre d'hélice permet en outre de fixer d'une manière re sûre le moyeu de l'hélice sur l'arbre d'hélice et de prévenir les déplacements éventuels le long et autour de l'axe sous l'action de forces extérieures agissant sur les pales de l'hélice, ce qui est surtout important pour les grandes hélices, dont le diamètre dépasse 3 mètres, qui sont montées sur les brise-glaces. Cette solution permet de réduire également le diamètre extérieur du moyeu de l'hélice et de diminuer son poids ainsi que celui de l'hélice tout entière en augmentant alors son rendement. I1 est avantageux de réaliser dans chaque orifice dis posé radialement dans le moyeu de l'hélice du côté de sa surface extérieure, un alésage cylindrique coaxial audit orifice dans le quel sera fixée une bride de la pale de l'hélice. Cette solution permet de réduire encore davantage le diamètre extérieur de l'hélice car le montage de la bride de la pale dans l'alésage de l'orifice du moyeu augmente la superficie de leurs surfaces d'asserblage et accroît ainsi la force main tenant la pale dans le moyeu. La réduction du diamètre extérieur du moyeu et la diminution de son poids et de celui de l'hélice, facilite son équilibrage et permet de le réaliser à l'aide d'un équipement standard. En plus, grâce à la diminution du diamètre extérieur du moyeu de l'hélice et de son poids, le centre de gravité du système hélice-arbre est déplacé vers le point d'appui de ce sys tème et par conséquent le montent de fléchissement agissant sur l'arbre d'hélice est réduit ce qui prolonge en définitive la durée de service de l'arbre d'hélice et du palier du massif arrière. Au cas où l'arbre d'hélice est entouré d'un revête me!t anti-corrosif, il est noeìble ce ménager sur la face du moyeu de l'arbre d'hélice orientée vers lui un alésage cylin drique coaxial à l'arbre dthélice,par leu l le noyer est emman ché sur ledit revêtement de l'arbre d'hélice, une enceinte étant alors formée contre eux. Cette enceinte communique avec la surfa ce extérieure du moyeu à l'aide d'un canal débouchant pratiqué dans celui-ci.Cette solution permet d'étancher d'une manière sûre l'arbre d'hélice et de le protéger contre la corrosion. I1 n'est pas nécessaire de placer les garnitures d'étanchéit à 1 endroit de la jonction du moyeu de l'arbre d'hélice avec le revêtement anticorrosif de l'arbre d'hélice. Conformément à la version précédente de l'invention, le fond du moyeu peut être démontable tandis que la surface extérieure peut être d'une forme aérodynamique. Cette solution permet de simplifier le montage et le démontage du moyeu, plus particulièrement dans le cas de grandes hélices. Conformément à l'une des versions possibles de réalisation de l'invention, la forme des surfaces assemblées du boîtard du moyeu de l'hélice et de l'arbre d'hélice peut être réalisée à gradins sur toute sa longueur avec une augmentation progressive des diamètres des gradins à partir de la face de l'arbre d'hélice et une diminution simultanée de leur longueur, la longueur du premier gradin de l'arbre d'hélice étant au moins égale à une longueur de son segment à partir des logements pratiqués dans celui-ci, jusqu'à sa face, pour la fixation des extrémités des queues des pales. Cette solution permet de démonter le moyeu de l'hélice de l'arbre, les pales étant au préalable complètement relachées, l'enceinte du moyeu restant totalement étanche. On donne ci-après la description de deux variantes possibles de l'invention en se référant aux dessins sur lesquels la figure I schématise en vue d'ensemble de l'entraînement de navire conformément à l'invention (coupe longitudinale) La figure 2, idem, la deuxième variante d'exécution con formémént à l'invention (coupe longitudinale). L'entraînement de navire comporte un arbre d'hélice I gurtsl et 2) portant, sur son extrémité libre, une hélice comprenant un moyeu 2 auquel sont fixées les pales 3. Conformément à l'invention, le moyeu 2 de hélice estexécuté en forme d'un boîtard emmanché sur l'extrémité libre de l'arbre d'hélice I de manière que son fond 4 et la face Ia de l'arbre d'hélice I forment 'une enceinte 5, qui est mise en com munication avec sa surface externe au moyen d'un canal débou chant, percé dans le fond 4 du moyeu 2 suivent son axe. Ce canal est taraudé et bouché par la vis 6 de l'extérieur pour la période de service de l'entraînement de navire. Les orifices cylindriques 2a disposés radialement dans lesquels sont fixées les queues 7 des pales 3 de l'hélice sont prévus dans le moyeu 2. Conformément à l'invention, chacun desdits orifices radiaux 2a dans le moyeu 2 est débouchant tandis qu'un logement cylindrique 7a borgne est pratiqué dans l'arbre d'hélice I coaxialement audit orifice. Lorsqu'on pose la queue 7 de la pale 3 dans l'orifice débouchant 2a du moyeu 2, on fixe l'extrémité de la queue 7 de la pale 3 dans le logement correspondant 7a ménagé dans l'arbre d'hélice I. On prévoit en ce cas un certain jeu 8 entre la face de la queue 7 et le fond du logement. De ce fait, il est possible d'obtenir un serrage entre l'arbre d'hélice I et le moyeu 2 de l'hélice d'une valeur minimale et de réduire ainsi le diamètre extérieur du moyeu 2 et son poids respectivement, ce qui augmente le rendement total de l'hélice. Dans chaque orifice radial 2a, ménagé dans le moyeu 2 de l'hélice destiné à'la fixation de la queue 7 de la pale 3, on a pratiqué conformément à l'invention du côté de la surface. extérieure du moyeu 2, un alésage cylindrique 2b coaxial audit orifice 2a. On fixe dans cet alésage une bride 9 de la pale 3. Dans la bride 9 et dans la queue 7 de chaque pale 3 de l'hélice, on a prévu également des canaux débouchants 9a et 7b coaxiaux entre eux qui mettent en communication l'espace 8 entre la face de la queue 7 et de la pale 3 et le fond du logement 7a dansl'arbre I avec la surface extérieure de la bride 9 et de la pale 3. En cas où l'arbre d'hélice I est doté d'un revêtement anticorrosif, parkxemple d'un revêtement réalisé en forme d'une douille 10, il est possible de tailler sur la face du moyeu 2 de l'hélice orientée vers cette douille, un alésage cylindrique coaxial à l'arbre d'hélice I. Par cet alésage, le moyeu est emmanché sur ladite douille 10. il se forme alors entre eux une enceinte an nulaire II reliée par l'intermédiaire d'un canal 12 percé dans le moyeu débouchant sur sa surface extérieure. Pendant le fonctionnement de l'entraînement de navire, ce canal 12 est bouché par la vis 13 de l'extérieur. Le fond 4 du boîtard 2 est démontable tandis que sa surface peut être aussi bien aérodynamique que plane (Figure 2). la dernière forme est préférable dans le cas de grandes hélices, dont le diamètre dépasse 3 mètres et qui sont montées principalement sur les brise-glaces. Dans lesentraînements de navire similaires, il est possible de réaliser la surface du moyeu 2 de l'hélice et celle de l'arbre d'hélice 1 conformément à l'invention, qui sont assemblées, selon une forme à gradins suivant toute la longueur, les diamètres D1 ,D2,D3 des gradins en ce cas augmentent progressivement à partir de la face la de l'arbre d'hélice 1. La longueur l1et L2 de ces gradins diminue progressivement alors dans la même direction mais la longueur L1 du premier gradin de l'arbre d'hélice 1 peut être quelque peu inférieure à la longueur E de sonècteur à partir des surfaces du logement 7a dans lequel sont fixées les extrémités des queues 7 des pales 3 de l'hélice jusqu a la face la de l'arbre hélice 1. Pour assembler l'entraînement du navire exécuté conformément selon deux variantes (Figures 1 et 2), on procède au montage à demeure du moyeu de l'hélice sur l'extrémité de l'arbre d'h3- lice 1. A cet effet, on chauffe le moyeu 2 ou l'on refroidit l'ex- trémité de l'arbre d'hélice 1 W une température prescrite selon la valeur du serrage calculé. Après ltegalisation des températures de l'arbre d'hélice 1 et du moyeu 2, les forces de la pression de contact maintiennent fixe le moyeu 2 sur l'extrémité de l'arbre d'hélice 1. A son tour, le moyeu 2 est posé par son alésage à demeure sur lretmité de la douille 10 en matériau anticorrosif emmanchées sur l'arbre hélice 1 à une profondeur prescrite H. De la sorte, on protège sûrement l'endroit de la jonction du moyeu 2 avec cet-te douille 10 et on supprime les garnitures d'étanchéité. Pour vérifier la qualité de l'étanchéité de la jonction du moyeu 2 avec la douille 10 après l'assemblage de l'entraî- nement de navire et périodiquement pendant son utilisation, on refoule un fluide de contrôle à faible viscosité, parexemple le pétrole dans l'enceinte annulaire Il à travers le canal 12. Après le montage du moyeu 2 de l'hélice sur l'arbre d'hélice I, on fixe les queues 7 des pales 3 de l'hélice dans les orifices dé bouchant radialement, correspondants 2a du moyeu 2 de -la manière analogue en engageant les extrémitésAes queues 7 dans les logements 7a de l'arbre d'hélice I avec un espace 8 entre la face de chaque queue 7 et le fond du logement correspondant 7a pratiqué dans l'ar-- bre d'hélice. En ce cas, les queues 7 des pales 6 sont montées à la presse dans les orifices correspondants, percés dans le moyeu 2 et dans les logements de l'arbre I, par refroidissement jusqu'à une température prescrite ou par chauffage respectif du moyeu 2. Dans le but d'augmenter la capacité portante de l'assemblage pale-moyeu, on monte également à la presse la bride 9 de chaque pale 6 dans l'a lésage correspondant pratiqué dans l'orifice du moyeu 2. Pour démonter hélice de l'arbre d'hélice 1, il faut opé rer à l'inverse. Lorsque l'entraînement de navire est exécuté conformément à la première variante représentée sur la figure 1, on fait sortir tout d'abord les queues 7 des pales 3 l'hélice des logements 7a dans l'arbre d'hélice 1 à la profondeur c, de ces logements 7a en amenant un liquide visqueu9-, par exemple us huile, sous pression par les canaux 9a (percés dans les brides 9 des pales 3) et par le canal 7b coaxial à ceux-ci (percé dans les queues 7 des pales 3) dans l'es- pace 8 entre les faces des queues 7 et les fonds des logements cor respondants 7a ménagés dans l'arbre d'hélice 1. On assure de la sorte l'étanchéité de l'enceinte inté rieure 5 du moyeu 2 entre le fond 4 et la face la de l'arbre d'hé lice au démontage ultérieur du moyeu 2 qui se fait à l'aide de l'a menée de l'huile sous pression dans l'enceinte mentionnée 5. Lorsque l'entraînement est exécuté conformément à la deuxième variante, les surfaces d'assemblage du moyeu 2 de l'hélice et de l'arbre -d'hélice 1 sont fabriquées à gradins de la manière représentée sur la figure 2, il est possible de démonter le moyeu 2 après avoir relaché les pales. 3 de l'hélice. les surfaces d'assemblage du moyeu 2 et de l'arbre 1 peuvent être exécutées coniques (on n'a pas représenté cette variante). On aura alors la possibilité de démonter le moyeu 2 de l'hélice , dont les pales 3 sont préalablement relachées. Le fond 4 du moyeu 2 de l'hélice dans deux variantes de l'entraînement peut dtre démontable (voiries figures et 2). Les fonds 4 peuvent être également déposés eux-aussi par l'amenée de l'huile sous pression dans l'enceinte 5 du moyeu 2. Biel entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, que leurs combinaisons, ei celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEXDICATIONS I. Errtralnement de navire dans lequel on a fixé sur l'ar- bre d'hélice (1) une hélice comportant un moyeu (2) dans lequel sont pratiqués les orifices radiaux (2a) pour la fixation des queues (7) des pales (3) de l'hélice, caractérisé en ce que le moyeu (2) de l'arbre d'hélice est exécuté en forme d'un boîtard, emmanché sur l'extrémité libre de l'arbre d'hélice, de manière que le fond (4) dudit boltardet la face (le) de l'arbre d'hélice forment une enceinte (5) qui est reliée par un canal débouchant, percé dans le moyeu, à sa surface extérieure, chaque orifice disposé radialement dans le moyeu débouche dans celui-ci tandis qu'un logement est pratiqué dans l'arbre d'hélice coaxialement audit orifice pour la fixation de la queue (7a) de la pale. 2. Entraînement de navire conformément à la revendication 1, caractérisé en ce qu'un alésage cylindrique (2b) destiné à la fixation de la bride (9) de la pale de l'hélice est ménagé dans chaque orifice disposé radialement dans le moyeu de I'h3lice du côté de sa surface extérieure coaxialement audit orifice. 3. Entraînement de navire conformément à la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas où l'arbre d'hélice est entouré d'un revêtement (10) anticorrosif, on pratique, sur la face du moyeu de- l'hélice, orientée vers lui, un alésage cylindrique coaxial à l'arbre d'hélice par lequel le moyeu est emmanché sur ledit revêtement, une enceinte annulaire (II) étant formée entre eux et mise en communication avec la surface extérieure du moyeu par un canal débouchant (12) percé dans le moyeu. 4. Entraînement de navire conformément à la revendication 1, caractérisé en ce que le fond du moyeu est démontable tandis que sa surface extérieure est d'une forme aérodynamique. 5. Entraînement de navire conformément à la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces assemblées du boîtard du moyeu de l'hélice et l'arbre d'hélice peuvent etre réalisés à gradins sur toute leur longueur, avec une augmentation progressive des diamètres des gradins (D1,D2,D) à partir de la face de l'arbre d'hélice, et avec une diminution simultanée de leur longueur,fLieEL2) la longuerdupremier gradin de l'arbre d'hélice étant égale au moins à la longueur (E) de son segment à partir du logement pratiqué dans celui-ci jusqu a sa face pour la fixation des extrémités des quéues des pales.