Brevet FR2452010A1 — publié le 19801017

La présente invention concerne un dispositif de propulsion pour véhicules terrestres, aériens ou aquatiques. Elle concerne également un véhicule équipé d'un tel dispositif. En dehors de la roue motrice, réservée pratiquement aux seuls véhicules terrestres, et qui nécessite un chemin de roulement approprié, les seuls moyens de propulsion actuellement connus sont l'hélice et les dispositifs à réaction. En ce qui concerne les véhicules terrestres, ou aquatiques, ou amphibies, généralement sustentés par coussins d'air et mus par des hélices, les changements de direction posent de délicats problèmes de stabilité et de tenue de trajectoire qui font, notamment que l'usage terrestre de ces véhicules n'a pratiquement pas connu de développement. Dans le domaine aérien, le problème de la navigation "tous azimuts" est, dans une certaine mesure, résolu par l'hélicoptère et l'avion à décollage vertical, mais au prix, dans le premier cas, d'un propulseur-sustentateur encombrant nécessitant une grande dextérité de pilotage sans pour autant éviter un certain nombre d'accidents et, dans le second cas, d'un dédoublement pur et simple des moyens de propulsion. La présente invention vise à réaliser un dispositif de propulsion simple et peu encombrant qui permette, par simple actionnement d'une commande, de déplacer un vé- hicule dans toutes les directions de l'espace. Suivant l'invention, le dispositif de propulsion pour véhicule terrestre, aérien ou aquatique, est caractérise en ce qu'il comprend une enceinte fixée sur un arbre rotatif, . des moyens moteurs pour mettre cette enceinte en rotation, des moyens d'injection, fixes par rapport J'- l'enceinte en mouvement, pour injecter un fluide moteur liquide vers au moins une zone de la surface ériphérique interne de l'enceinte, des moyens de chauffage, fixes par rapport à ltenceinte en mouvement, pour provoquer la vaporisation du fluide moteur dans au moins une zcr de la périphérie de l'enceinte, des moyens pour provoquer, par un fluide de refroidissement, la recondensation de la vapeur formée et ramener le liquide obtenu vers les moyens d'injection. Le liquide appliqué contre une zone de l'enceinte en rotation crée un balourd, donc une force qui terid à déplacer l'enceinte et, par conséquent le véhicule auquel elle est attachée. Suivant une réalisation préférée de l'invention, la vitesse de rotation de l'enceinte est réglable, de manière à régler la valeur de la force centrifuge créée par le balourd. L'invention prévoit aussi de régler le débit de fluide qui intervient pour constituer le balourd, ce qui donne une autre possibilité de raire varier la force à laquelle est soumis le véhicule. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, la surface périphérique interne de l'enceinte présente des rainures équidistantes parallèles à l'axe de rotation de l'enceinte, de manière à stabiliser le liquide appliqué sur cette surface. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les moyens d'injection de fluide moteur sont disposés pour injecter le fluide moteur vers une zone prédéterminée de la surface périphérique de l'enceinte, ces moyens d'injection étant réglables en position angulaire autour de l'axe de rotation de l'enceinte. En réglant cette position angulaire, on peut faire varier à volonté l'orientation de la force appliquée au véhicule suivant toute direction perpendiculaire à l'axe de rotation de l'enceinte, et l'on peut, par conséquent, diriger à volonté le véhicule dans un plan donné. Les moyens de chauffage comprennent avantageusement au moins un brûleur extérieur à l'enceinte et dirigé vers la surface périphérique extérieure de l'enceinte. Suivant une variante de réalisation, les moyens de condensation comprennent un échangeur-condenseur situé à l'intérieur de l'-enceinte et porté par un arbre fixe coaxial à l'arbre portant l'enceinte. L'échangeur-condenseur comprend alors avantageusement des ailettes creuses et des moyens pour faire circuler dans ces ailettes un fluide de refroidissement, et ces ailettes portent des déflecteurs constituant les moyens d'injection du fluide moteur vers la périphérie de l'enceinte. Dans cette réalisation, les moyens pour faire circuler le fluide de refroidissement dans les ailettes comprennent avantageusement des canalisations forées dans l'arbre portant le condenseur. Suivant une autre variante de réalisation, les moyens de condensation comprennent un échangeur-condenseur extérieur situé à l'extérieur de l'enceinte et relié à cette dernière par des canalisations pour le fluide moteur par l'intermédiaire de moyens de pompage. Suivant une réalisation préférée de l'invention, les moyens de condensation sont reliés, par des canalisations de fluide de refroidissement, à une machine thermique et cette machine est reliée mécaniquement à l'arbre portant l'enceinte pour animer l'enceinte. Dans une deuxième forme de réalisation de l'in- vention, les moyens de chauffage comprennent deux plots situés aux extrémités respectives de chaque rainure, ces plots traversant l'enceinte pour coopérer avec des contacts glissants extérieurs à l'enceinte et fixes par rapport à l'enceinte en mouvement. Lorsqu'une rainure passe devant un contact, la baguette de mercure qui la remplit conduit le courant, s'échauffe et se vaporise, allégeant ainsi l'enceinte de façon locale pour créer le balourd. La recondensation s'effectue peu après. Les contacts glissants sont, de préférence, réglables en position angulaire par rapport à l'axe de rotation de l'enceinte, de manière à modifier à volonté l'orientation de la force créée par le balourd. Dans toutes les réalisations précitées, le fluide moteur est avantageusement constitué par du mercure. Suivant un autre aspect de l'invention, le véhicule visé comprend un certain nombre de dispositifs de propulsion conformes à l'invention, tels que celui décrit plus haut, et il est caractérisé en ce que ces dispositifs sont en nombre pair, accouplés par paires coaxiales, et en ce que les moyens de commande de la rotation des enceintes sont disposés de manière à faire tourner en sens inverse les enceintes de deux paires accouplées. Cette disposition permet d'éviter les couples de réaction. En utilisant deux paires de dispositifs, on peut orienter la force propulsive dans toutes les directions de l'espace. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en perspective, avec arraché partiel, d'un dispositif de propulsion conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'enceinte, suivant II-II des figures 1 et 3, - la figure 3 est une vue en coupe par l'axe de rotation, suivant III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue agrandie d'une partie de la figure 3, - la figure 5 est une vue semi-schématique en élévation d'une variante de réalisation, - la figure 6 est une vue de profil suivant VI-VI de la figure 5, - la figure 7 est une vue en plan de l'enceinte dans une autre forme due réalisation de l'invention. - la figure 8 est une vue en coupe suivant VIII-VIII de la figure 7, - la figure 9 est une vue en coupe suivant IX-IX des figures 7 et 8, - La figure 10 est une vue en coupe d'un véhicule équi pé d'un dispositif de propulsion conforme à l'invention. En référence aux figures 1 à 4, un dispositif de propulsion 1 conforme à 1 'invention comprend une enceinte fermée 2 sensiblement cylindrique calée sur un arbre creux 3 porté par des paliers 4. Un pignon 5, également calé sur l'arbre 3, est relié à une chaîne cinématique non représentée, pour mettre en rotation l'enceinte 2. L'arbre creux 3 est en deux parties situées chacune d'un côté de l'enceinte 2, et il est monté à rotation libre sur un arbre plein 6 qui, dans sa partie située à intérieur de l'enceinte 2, porte une série d'ailettes planes 7 perpendiculaires à iTaxe de rotation et s'étendant sur un certain secteur de l'enceinte. Ces ailettes sont creuses et leur volume intérieur est relié à deux canaux 8,9 forés longitudinalement dans l'arbre plein 6 (fig. 3 et 4).Un déflecteur 11 situé à l'intérieur de chaque ailette s'étend sensiblement radialement sur la plus grande partie de la longueur de l'ailette pour permettre à un fluide de passer du canal 8 au canal 9 après avoir circulé dans l'ailette. D'autres déflecteurs 12 sont fixés entre les ailettes pour guider la circulation d'un fluide gazeux entre elles. Le canal 9 est relié par une conduite 13 à l'admission d'une turbine à vapeur non représentée et le canal 8 est relié par une conduite 14 à la pompe d'extraction du condenseur de cette turbine. L'arbre de la turbine est relié mécaniquement au pignon 5. L'arbre plein 6 porte une manivelle 15 qui permet, par un mécanisme manuel approprié, de conférer à cet arbre une orientation angulaire prédéterminée par rapport à un repère fixe. Un certain nombre de brûleurs, tels que 16 (Figure 1) sont répartis autour de l'enceinte 2 pour la chauffer par sa périphérie. Enfin, la paroi périphérique de l'enceinte 2 est pourvue de cannelures 17 parallèles à l'axe de rotation. On va maintenant exposer le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit. Une certaine quantité de mercure ayant été introduite dans l'enceinte 2, celle-ci est scellée et mise en rotation par un auxiliaire quelconque. En même temps, les brûleurs 16 sont allumés, ce qui provoque la vaporisation du mercure dans l'enceinte. Cette vapeur est mise en rotation par la rotation de l'enceinte et passe à travers les ailettes 7, où les déflecteurs 12 tendent à la projeter vers la périphérie. De l'eau est envoyée dans la conduite 14 et circule dans les ailettes 7 grâce au déflecteur 11. Au contact des ailettes ainsi refroidies, du mercure se condense. Le mercure condensé est projeté par la force centrifuge vers la paroi périphérique et, guidé par les déflecteurs 12, vient se plaquer sur une zone précise de ces parois où il est stabilisé par les cannelures 17. Sous l'effet des brûleurs 16, le mercure condensé est rapidement vaporisé à nouveau, de sorte que le mercure condensé n'occupe qu'une zone restreinte de la périphérie de l'enceinte. Dans l'exemple décrit, cette one est d'environ un quart de la périphérie. Cette accumulation locale constitue un balourd qùi crée une force perpendiculaire à l'axe de rotation et tend à deplacer le dispositif dans sa direction. Cette direction dépend de la position angulaire des ailettes et, par conséquent, de l'orientation donnée à la manivelle 15. L'eau de refroidissement des ailettes est vaporisée et envoyée, par la conduite 13, à l'admission d'une turbine à vapeur qui sert à entraîner l'enceinte en rotation. Le condensat de la turbine est récupéré dans la conduite 14 pour être envoyé dans les ailettes. Dans l'exemple décrit le diamètre de l'enceinte est de 2 mètres et sa longueur de 1,5 mètre, et l'on estime que ltépaisseur moyenne de la couche de mercure appliquée sur un quart de la péripherie est de 2 millimètres. Dans ces conditions; le volume de mercure con densé est de 4,712 litres, soit une masse de 64 kilogs. L'enceinte tournant à 500 t/m, la force centrifuge créée par ce balourd est de 200.000 N, approximativement égale au poids d'une masse de 18 tonnes. On va maintenant décrire, en référence aux figures 5 et 6, une variante de réalisation de 5'invention. Les particularités technologiques étant de même nature que celles décrites plus haut, on ne décrira ici que les grandes lignes de la réalisation. Une enceinte cylindrique 102 est calée sur un arbre rotatif 103. Une conduite 121 aboutit à un moyeu creux 122 de l'enceinte et se prolonge par un système d'injection 123 dirige vers une zone prédéterminée 124 de la periphérie de l'enceinte. La conduite 12lest, d'autre part, reliée au refoulement d'une pompe 125 dont l'aspiration est reliée au moyeu 122 par l'intermédiaire d'un condenseur 126. Un te chauffeur 127 est interposé sur le refoulement de la pompe 125. Un certain nombre de brûleurs 116 sont répartis à la périphérie de l'enceinte 102. Le condenseur 126 est refroidi par une circulation d'eau dans une conduite 128 provenant d'un condenseur à eau 129 et aboutissant dans une turbine à vapeur non représentée. Le fonctionnement est analogue à celui de la variante précédente, sauf qu'ici le mercure emprunte un circuit extérieur. Il est injecté liquide dans l'en- ceinte par la conduite 121 pour être appliqué sur la zone 124, puis, après vaporisation, il ressort de l'enceinte pour être condensé dans le condenseur extérieur 126 avant d'être repris par la pompe 125. On va maintenant décrire une autre forme de réalisation de l'invention, en référence aux Figures 7 à 9. L'enceinte 202 est analogue à celles décrites plus haut et montée de la même manière. Mais chacune des cannelures 217 de la périphérie porte, en bout, des plots conducteurs 231, faisant saillie à l'extérieur. Extérieurement à l'enceinte, des contacts glissants 232 sont reliés à une source de courant électrique et voient les plots 231 défiler devant eux. Le mercure étant supposé garnir toute la périphérie de l'enceinte, il etablit un contact entre les plots de chaque cannelure qui passe devant les contacts 232, ce qui provoque sa vaporisation par effet Joule. La recondensation s'effectue rapidement ensuite, de sorte que seules les cannelures voisines des contacts 232 sont privées de mercure. Il s'ensuit un allègement local de la périphérie de l'enceinte qui provoque le balourd. On va maintenant décrire un véhicule aérien 300 utilisant des dispositifs de propulsion conformes à l'invention (fig. 10). Dans une carrosserie 351, un compartiment de machines 352 contient quatre dispositifs 301 conformes à celui décrit en référence aux Figures 1 à 4. Ces dispositifs sont accouplés deux à deux coaxialement et les enceintes 302 coaxiales sont animées en rotation en sens inverse l'une de l'autre. Un compartiment supérieur 353 contient des appareils auxiliaires tels que notamment, une turbine à vapeur et son condenseur. A la périphérie du véhicule sortit répartis des compartiments de volume utile 354, pour passagers ou fret. Le fonctionnement est le suivant A partir de l'arrêt, on allume une chaudière auxiliaire de démarrage qui alimente la turbine pour mettre les enceintes 302 en rotation, ce qui plaque le mercure liquide sur la périphérie des enceintes. Puis on allume les brûleurs 17 (Figures 1 et 2), ce qui a pour effet de vaporiser le mercure dans les enceintes. Enfin, le pilote, par les manivelles 15, oriente les ailettes 7 de manière à préparer une poussée verticale en vue du décollage. La manoeuvre de décollage s'effectue par l'admission de l'eau de refroidissement dans les ailettes. La condensation de mercure qui en résulte donne naissance au balourd et à la force propulsive provoquant le décollage. Dès lors, la production de vapeur dans le circuit de refroidissement permet d'arrêter la chaudière auxiliaire. En vol de croisière, l'assiette du véhicule est notamment assurée par l'effet gyroscopique des enceintes en rotation. Le fait que deux enceintes accouplées co- axialement tournent en sens inverse annule les couples de réaction sur le véhicule. Le pilote peut, par exemple, consacrer deux enceintes à une composante de sustentation, et les deux autres à une composante de translation. Il peut moduler sa vitesse et ses évolutions soit en modifiant la vitesse des enceintes, soit en modifiant le débit d'eau de refroidissement, ce qui a pour effet de modifier la masse du balourd. Il peut également se placer en vol stationnaire. L'atterrissage s'effectue par ralentissement progressif des enceintes. Le véhicule et le dispositif conforme à l'invention permettent d'obtenir un vol dans les mêmes conditions que l'hélicoptère, mais avec un système de pilotage extrêmement simplifié et dans de bien meilleurs conditions de vitesse et de rendement, en évitant notamment les interférences entre l'hélice de sustentation et l'hélice d'équilibrage. Les réalisations décrites sont données uniquement à titre d'exemple et ne constituent pas une limitation de l'invention, qui couvre toute variante à la portée de l'homme de l'art. En matière de véhicule, on peut envisager de ntutiliser qu'un seul dispositif de propulsion, la stabili saticn du véhicule étant obtenue au moyen d'une hélice d'équilibrage. Une telle réalisation se rapproche de l'hélicoptère classique et se situe dans le domaine des véhicules légers. REVENDICATIONS 1. Dispositif de propulsion pour véhicule terrestre, aérien ou aquatique, caractérisé en ce qu'il comprend une enceinte fixée sur un arbre rotatif, des moyens moteurs pour mettre cette enceinte en rotation, des moyens d'injection, fixes par rapport à l'enceinte en mouvement, pour injecter un fluide moteur liquide vers au moins une zone de la surface périphérique interne de l'enceinte, des moyens de chauffage, fixes par rapport à l'enceinte en mouvement, pour provoquer la vaporisation du fluide moteur dans au moins une zone de la périphérie de l'enceinte, des moyens pour provoquer, par un fluide de refroidissement, la recondensation de la vapeur formée et ramener le liquide obtenu vers les moyens d'injection. 2. Dispositif ccrforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler la vitesse de rotation de l t enceinte. 3. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour régler le débit de fluide moteur recondensé. 4. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface périphérique interne de 1'enceinte présente des cannelures équidistantes parallèles à l'axe de rotation de l'enceinte. 5. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'injection de fluide moteur sont disposés pour injecter le fluide moteur vers une zone prédéterminée de la surface périphérique de l'enceinte, ces moyens d'injection étant réglables en position angulaire autour de l'axe de rotation de l'enceinte. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent au moins un brûleur extérieur à 11 enceinte et dirigé vers la surface périphérique externe de l'enceinte. 7. Dispositif conforme à l'une des revendications 5ou 6, caractérisé en ce que les moyens de condensation comprennent un échangeur-condenseur situé à l'intérieur de l'enceinte et porté par un arbre fixe coaxial à l'arbre portant l'enceinte. 8. Dispositif conforme à la revendication 7, caractérisé en ce que ltéchangeur-condenseur comprend des ailettes creuses et des moyens pour faire circuler dans ces ailettes un fluide de refroidissement. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que les ailettes portent des déflecteurs constituant les moyens d'injection du fluide moteur vers la périphérie de l'enceinte. 10. Dispositif conforme à l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens pour faire circuler le fluide de refroidissement dans les ailettes comprennent des canalisations forées dans l'arbre portant le condenseur. 11. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de condensation comprennent un échangeur-condenseur extérieur situé à l'extérieur de l'enceinte et relié à cette dernière par des canalisations pour le fluide moteur par l'intermédiaire de moyens de pompage. 12. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 11, caractérisé en ce que les moyens de condensation sont reliés, par des canalisations de fluide de refroidissement à une machine thermique. 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que la machine thermique est reliée mécaniquement à l'arbre portant l'enceinte. 14. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de chauffage comprennent deux plots situés aux extrémités respectives de chaque cannelure , ces plots traversant l'enceinte pour coopérer avec des contacts glissants extérieurs à l'enceinte et fixes par rapport à l'enceinte en mouvement. 15. Dispositif conforme à la revendication 14, caractérisé en ce que les contacts glissants sont réglables en position angulaire par rapport à l'axe de rotation de l'enceinte. 16. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que le fluide moteur est du mercure. 17. Véhicule comprenant un certain nombre de dispositifs conforme à l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce que ces dispositifs sont en nombre pair, accouplés par paires coaxiales, et en ce que les moyens de commande de la rotation des enceintes sont-disposés de manière à faire tourner en sens inverse les enceintes de deux paires accouplées. 18. Véhicule comprenant un dispositif de propulsion unique conforme à l'une des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qutil comprend une hélice d'équilibrage pour stabiliser le véhicule.