Brevet FR2379713A1 — publié le 19780901

Le seoteur technique de l'invention est celui de la propulsion de véhieules dans un fluide, incompressible ou compressible et de la cireulation d'un fluide dans des tuyaux u canaux Pour la prapulsion, le plus souvent, on utilise actuellement l'hélice, principalement dans peau, ou le réacteur, principaleieit dans l'air. Pour la eirc'lation des fluides on emploie des pompes, compresseurs ou ventilateurs. Tous ces dispositifs oit en commun, dans beaucoup d'applicatiosss, que leur rôle est, au moins partiellerent, de vaincre la résistance opposée par le frottement au Mouvement relatif d'un fluide par rapport à une paroi rigide, que ce soit la surface extérieure d'un véhicule ou la surface intérieure d'un canal. Mais ils ne s'attaquent pas A omette force contraire à l'endroit 8we où elle se produit. Ils sont placés en un ou plusieurs endroits localisés sur le véhicule ou sur le circuit de fluide. Leur effet y est puissamment concentré. I1 en résulte une perte dans la transformation de l''énergie mécanique en énergie de propulsion et la génération de bruts acoustiques. Ceci est particulièrement vrai pour l'hJlice où les extrémités de pales atteignent des vitesses très élevés qui créent des ondes de choc dans l'utilisation aérienne et de la cavitation, ou vaporisation ultra-brève, dans l'utilisation aquatique. Cela est vrai également pour les réacteurs toutes sortes existants où les vitesses de jets sont très élevées et variables entre particules fluides voisines, surtout à la sortie d'un réacteur; il y a production de tourbil Ions générateurs de pertes d'énergie et de bruits. Depuis longtemps dans cette technique, on a cherché à vaincre le frottement et la traînée à l'endroit même où ils se produisent. On peut citer par exemple l'aspiration ou le soufflage de la couche limite sur les ailes d'avion, la paroi mobile en "tapis roulants se déplaçant dans le sens du courant relatif, l'émission à la paroi de fluides à longues molécules moins propices à la turbulence et autres dispositions analogues. Il a été imaginé également de réaliser des parois déforiables selon des ondulations qui maintiendraient ou accélèreraient le mouvement relatif du fluide. On conçoit qu'animer ainsi une paroi en un très grand nombre de points tout le leig et teut autour d'un corps ou intérieurement à un tuyau suivant un mouvement prédéterminé représente une difficulté technique considérable. La réalisation de ce dispositif n'a pas pu en effet Jusqu'ici trouver de solution satisfaisante, sauf dans la nature avec les ailes des oiseaux et les corps de certains animaux marins rapides, tels que les dauphins. L'obJet de l'invention est de réaliser des déformations sur toute la surface d'une paroi par un procédé particulièrement simple qui peut entre parfaitement silencieux. Ces déformations doivent etre a priori périodiques et de petites amplitudes. Si le corps ou le tuyau ont comme habituellement un axe de symétrie de révolution les ondulations doivent Outre elles aussi de révolution. nfin, elles ne doivent pas être stationnaires mais progresser, a priori d'avant en arrière, le long du corps ou du tuyau.Pour pouvoir se déformer tout en assurant une certaine étanchéité,1a paroi doit Titre continue et souple. Selon l'invention, à cet effet, on produit des ondulations transversales, par exemple annulaires se propageant longitudinalement sur une paroi souple d'un corps de révolution. La particularité essentielle de l'invention est d'utiliser les propriétés des milieux mécaniques continus allongé suivant un axe, propriétés que l'on reoeontre analogiquement dans les lignes de transmissio; électrique. Ces propriétés permettent sous certaines conditions physiques, les unes réparties tout le long de l'axe ou de la ligne, lesatres localisées aux extrémités, d'obtenir des ondes progressives sinusoTdales. Plus précisément l'invention concerne également us agencement dans lequel paroi souple, de révolution notamment, allengée,l;imite un volume d'un fluide intérieur et un autre extérieur à la paroi. A l'extrémité dite avant, un dispositif d'excitation à paroi rigide mobile entratne localement des mouvements oscillatoires longitudinaux d'un fluide soit intérieur soit extérieur de ladite paroi. A l'extrémité dite arrière un fond semi-perméable laisse passer le fluide dans les deux sens avec une perte de charge, ou chute de pression, proportionnelle à la vitesse de passage.Dans des conditions, si la fréquence des oscillations imposées à la paroi mobile avait est accordée à la fréquence propre du dispositif, il se propage naturellerent tout le long du volume fluide des ondes de pression et de vitesse de déplacement qui s'accompagnent de variations oscilla- tires progressives du diamètre de la paroi souple. ta description qui va suivre, en regard des/schémas annexés à titre d'exemples non limitatifs, permettra de bien comprendre comment l'invention peut store mise en pratique tout en faisant ressortir d'autres particularités. La ligure 1 montre une vue en coupe leugitudinale d ' ut montage expérimental permettant de produire des ondulations annulaires se propageant sur la peau extérieure souple d'un corps de révolution possédant une structure rigide interne. Les figures 2 et 3 mentirent dXautres réalisations dans lesquelles une structure rigide st externe, le volume fluide oscillant étant, soit interne à la paroi souple pour la figure 2, seit externe à la paroi souple pour la figure 3. Entre deux flasques d'extrémités 1 et 2, circulaires de préférence, maintenus écartés par une structure rigide telle qu'un tube 3 est tendue une peau en caoutchouc ou autre élastomère très souple 4. L'ensemble extérieur au tube est plein d'eau 5 et immergé dans l'veau 6. Au flasque avant 1 est adapté un dispositif à paroi rigide mobile 7, telle qu'un piston ou une membrane, d'un diamètre voisin de celui du corps et pouvant Entre animé d'oscillations longitudinales par une source de puissance telle qu'un moteur électrodynamique 8, du genre de ceux qui sont utilisés, e attelage avec une membrane battante, pour constituer des haut-parleurs. Ce dispositif fonctionne du capoté de sa face avant dans l'air ou autre fluide compressible et il est protégé par un eapotage étanche 9. Sur sa face arrière active 7, il est en contact avec le milieu fluide 5, le flasque avait 1 comportant de larges ouvertures 10. Pour assurer un bon fonctionnement de la face arrière 7 de l'oscillateur 8, sous la pression du fluide 5 variable entre le haut et le bas, il peut Entre nécessaire de l'équiper d'un guidage léger et sans frottement par des parallé- logrammes déformables 11 qui la maintienne perpendiculaire à l'axe de l'appareil. In outre, l'air contenu entre la face avant de l'oscillateur et le capotage étanche pourra entre maintenu en équipression avec de l'eau du milieu 5 par une capacité à niveau d'eau variable 12 ouverte vers le bas sur le milieu extérieur 6 et en haut vers la capacité d'air. Le flasque arrière 2 est constitué par une paroi rigide semi-perméable telle qu'une grille épaisse munie de fines fentes ou de trous ou tout autre dispositif assurant entre les deux faces du flasque une perte de charge ou chute de pression proportionnelle au débit du fluide qui traverse le flasque dans un sens ou dans l'autre. Le coefficient de proportionnalité peut entre éventuellement réglable par exemple gracie à un disque perforé 13 réglable en rotatioa contre le flasque. En outre m dispositif par exemple à vis et écrou 14 peut permettre de régler sur le tube central 3 la distance entre les flasques 1 et 2 de manière à faire varier la tension de la peau souple 4. Quand la paroi mobile 7 du dispositif dlexeitation est animée d'oscillations longitudinales de fréquence convenable, par exemple par un générateur de fréquences électrique, on constate expérimentalement et on montre théoriquement, par un calcul un peu semblable à celui que l'on fait pour les tuyaux acoustiques ou les tiges vibrant on flexion, que la peau est parcourue par des ondulations de révolution se propageant d'avant en arrière. Le mouvement est perturbé près des extrémités avant et arrière par les conditions de fixation. On constate et aontre également que la vitesse de propagation des ondes est inversement proportionnelle à la perméabilité du flasque arrière, que la fréquence des oscillations qui sont transmises diminue quand la traction dans la peau augmente et que la puissance consommée à produire les oscillations augmente quand on augmente la vitesse de propagation ou l'amplitude des oscillations. La valeur de l'élasticité de la peau et la longueur du corps n1 interviennent pas théoriquement dans le mouvement de propagation mais il peut se créer un eertain amortissement des oscillations au cours de leur progressios par suite de la viscosité de l'eau et de l'hystérésis de la peau. I1 est attendu d'un tel mécanisme qu'il fournisse une force de propulsion sur le cerps qui en est muni lersque celui-ci se déplace dans l'eau ou éventuellement aussi lorsqu'il est à l'arr8t. Pour cette navigation, le corps comporte les organes qui sont nécessaires au fonctionnement d'un véhicule sous-marin et qu'il est de la règle de l'art de monter tels qu'une queue munie d'un empennage, une source d'énergie et des dispositifs de commande etc. La source d'énergie alimente le générateur basse fréquence nécessaire au fonctionnement du dispositif dlexci- station et les commandes comportent éventuellement celles du réglage de la tension de la peau ou de la perméabilité du flasque arrière. D'autres dispositions sont possibles notamment pour la paroi souple. Comme il est représenté sur les fissures 2 et 3, la paroi souple 24 ou 34 peut être contenue à l'intérieur d'un corps creux rigidé allongé t.l qu'un tube 23 ou 33 et il n'est plus nécessaire d'avoir une structure interne. Dans le cas de la figure 2 le volume fluide oscillant est intérieur à la paroi souple comme dans le cas de la figure 1. Les flasques avant et arrière 21 et 22 et leurs équipements sont semblables aux flasques 1 et 2.Le fluide contenu entre la paroi souple et le tube rigide circule d'avant en arrière et participe éventuellement à la propulsion d'un véhicule. Cette disposition peut présenter, par rapport à celle de la figure 1, l'avantage de protéger la peau souple centre des agressions extérieures et celui d'améliorer l'effet de propulsion. Dans le cas de la figure 3, le volume fluide oscillant est contenu dans l'espace compris entre le tuyau souple et le tube. Les flasques avant et arrière 31 et 32 et leurs équipements sont disposés on couronnes autour du tuyau souple. Le fluide contenu dans le tuyau souple circule dans le sens de progression des ondulations annulaires de la paroi souple. I1 va de soi que, sans sortir du cadre de l'invention, on peut apporter des modifications aux formes d'exécution et aux phases de mise en oeuvre de ce procédé. C'est ainsi que le corps en question, moteur ou pompe, peut nitre pas un corps de révolution. I1 pourrait s'agir d'un corps d'allure certes tubulaire, mais à section non circulaire, aussi bien que d'un corps offrant une paroi simple, plane ou non, entourée par un cadre appartenant à un support rigide, cette paroi simple étant la fermeture d'un espace formant chemise, où l'on entretien un fluide animé par un moteur à pulsation, en un mouvement oscillateire. De lemo que l'on a prévu ci-dessus, d'un cêté de la cloison rigide pulsante, un espace empli d'un fluide compressible, de mme on pourrait différencier les fluides qui baignent les deux faces des peaux souples en ménageant, au niveau du flasque qui forme paroi semi-perméable, un agencement à membrane imperméable, séparait ainsi l'espace du fluide moteur d'un autre espace où est renfermé un fluide compressible, sensiblement en analogie avec la constitution que llos rencontre dans un accumulateur de pression à vessie emplie de gaz et plonge dans un liquide hydraulique. UVENDICATIOXI 1.- Procédé de propulsion d'use corps au sein d'un fluide, caractérisé par le fait qu'son génie sur au moins une surface dudit corps, formée par une peau souple, des ondulations traisversales se propageant longitudinalement sur ladite peau. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'on 'fait baigner l'une' des faces de ladite peau dans ledit fluide, considéré comme porteur, l'autre face étant baignée par un fluide -transmetteur dans lequel est provoqué un mouvement vibratoire causant la génération sur ladite peau des ondulations transversales déplaçables longitudinalement recherchées. 3.- Dispositif permettant la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le rait qu'il comporte une peau souple limitant au moins une partie de surface périphérique d'un élément rigide, un fluide coMpris entre peau et élément rigide, avec un moteur générateur dans ledit fluide moteur de iiouvements oscillants causant l'appa- rition sur ladite peau d'oscillations transversales à déplacement longitudinal. 4.- Dispositif selon la revendication 3, destiné à produire sur la peau extérieure d'un corps allongé des ondulations annulaires à caractère propagatire longitudinal, caractérisé par le fait qu'il comprend - une structure tubulaire rigide maintenant écartés des flasques, - une peau extérieure continue très souple en élastomère, tendue entre un premier flasque et un second flasque, - au soins un fluide dans lequel ledit corps est baigné et respectivement dont il est rempli, - un aoteur monté sur un premier flasque et comportant une paroi rigide mobile animée par une source de puissance oscillatoire en direction longitudinale et actionnant de façon homologue l'un desdits fluides intérieur et un second flasque opposé constituant une paroi rigide fbce semi-perméable que ledit fluide intérieur traverse dans les deux sens avec une chute de pression proportionnelle à sa vitesse de passage. 5.- Dispositif selon la revendication 3, destiné à produire des ondulations annulaires se propageant le long d'un tuyau souple contenu à l'intérieur d'un corps creux allongé, caractérisé par le fait qu'il comprend : - un élément creux allongé rigide, généralement en forme de tube rectiligne, ferMé partiellement à ses deux extrémités par un premier flasque et un second flasque, - une peau intérieure continue tubulaire très souple en élastomère tendue entre les deux flasques circulaires, - un fluide baignant entièrement la paroi intérieure de ladite peau tubulaire, un fluide remplissant espace compris entre cette dernière et ledit élément creux, - un moteur monté sur ledit premier flasque et comportant une paroi rigide mobile animée par une source de puissance oscillatoire en direction longitudinale actionnant de façon homologue ledit fluide baignant ladite paroi intérieure, ladite peau tubulaire ménageant à ses estréuitéss des ouvertures laissant circuler librement le fluide contenu entre peau tubulaire et élément creux, alors que ledit second flasque est constitué par une paroi rigide fixe semi-perméable que le fluide baignant ladite paroi intérieure traverse dans les deux sens avec une chute de pression proportionnelle à sa vitesse de passage, tandis qu'il laisse circuler librement à sa périphérie le fluide compris entre ladite peau et ledit élément creux rigide. 6.- Dispositif selon la revendication 3, destiné à produire des ondulations annulaires se propageant le long dtune peau tubulaire souple contenue à l'intérieur d'un corps creux allongé, caractérisé par le fait qulil comprend - - un élément creux allongé rigide, généralement en forme de tube rectiligne fermé partiellement à ses deux extrémités par un premier flasque et un second flasque, - une peau intérieure tubulaire continue très souple en élastomère tendue entre les deux flasques annulaires, - un fluide baignant entièrement la paroi intérieure de ladite peau tubulaire souple, un fluide baignant l'espace coapris entre l'intérieur dudit élément tubulaire rigide et ladite peau tubulaire souple, - un moteur monté sur un premier flasque et comportant une paroi en couronne rigide mobile animée par un mouvement oscillatoire en direction d'action longitudinale, aetionnant de façon homologue ledit fluide contenu entre ladite peau et ledit élément, - et un second flasque constituant une paroi fixe en couronne rigide semi-perméable que le fluide contenu entre ladite peau et ledit élément creux rigide, traverse dans les deux sens avec une chute de pression proportionnelle à sa vitesse d passage, tandis qu'il laisse circuler librement, par son ouverture intérieure, le fluide contenu dans ladite peau tubulaire.