Brevet FR2474436A1 — publié le 19810731

TAJ L'invention se rapporte à un bateau à au moins une hélice dont au moins la moitié de la circonférence se trou- ve dans un tunnel du fond de la cale de la coque. Le brevet des E.U.A. n0 3 793 980 décrit un bateau de ce type. L'hélice de ce bateau est en principe totale- ment immergée en marche lente, mais fonctionne en hélice dite à moitié immergée en marche rapide. La forme adoptée du tunnel de ce bateau est cependant défavorable aussi bien pour la-marche lente que pour la marche rapide avec hélice à moitié immergée, avec pour conséquence une grande perte d'énergie due à la turbulence en service. L'invention a pour objet un bateau de ce type dont l'hélice opère dans des conditions optimales en marche lente ainsi qu'en marche rapide. Selon une particularité essentielle du bateau de l'invention, le tunnel a dans la direction de la longueur du bateau un profil hydrodynamique qui suit les lignes d'écoulement de l'eau et un volet réglable placé à la tran- sition de la surface de la cale au tunnel est réglable entre une position à laquelle il est rétracté dans la surface du tunnel et autorise dans ce dernier une circulation hydrody- namique et une position à laquelle il est extrait de cette surface et à laquelle il provoque le décollement de la cou- che limite de la circulation à la surface du tunnel. Le tunnel réalisé conformément, à l'invention permet une circulation sans turbulence dans le tunnel en marche lente, le mode d'action de l'hélice étant ainsi favorisé par le tunnel. La mise en position d'extraction du volet en marche rapide assure un excellent décollement de la circu- lation de la surface du tunnel en réduisant ainsi à un mi- nimum le tourbillonnement ainsi que la résistance hydrau- lique. L'hélice peut ainsi fonctionner alors correctement à vitesse élevée en étant partiellement immergée. Le profil du tunnel peut avantageusement comprendre dans la direction de la longueur du bateau une partie for- mant un prolongement de la surface de la cale et délimitée par une ligne convexe à laquelle fait suite une partie délimitée par une ligne concave. La forme ainsi obtenue du tunnel est optimale. Le tunnel peut avantageusement avoir,perpendiculai- rement à la direction de la longueur du bateauxune section sensiblement en demi-cercle qui entoure la périphérie de l'hélice. Un tunnel ainsi conformé permet à l'hélice d'a- voir une action optimale avec un rendement élevé. Mais le tunnel peut aussi être délimité au moins partiellement par une surface courbe dont le profil dans la direction de la longueur du bateau suit les lignes de flux de l'eau et qui est formée de droites perpendiculai- res à la direction de la-longueur du bateau. Ce mode de réalisation a l'avantage de simplifier la construction. Selon un mode de réalisation avantageux, un dispo- sitif de commande peut manoeuvrer le volet en fonction de la plage de vitesse de l'hélice, c'est-à-dire pour la mar- che lente ou pour la marche rapide. Le volet est ainsi ma- noeuvré correctement dans tous les cas, car l'enclenchement du régime particulier, c'est-à-dire de la marche lente avec l'hélice immergée et de la marche rapide avec l'hélice semi- immergéepeut se limiter à la commande du moteur. L'hélice peut avantageusement être à pas variable, c'est-à-dire à pales dont le pas est réglable en service, un dispositif de commande étant destiné à effectuer le ré- glage des pales en fonction de la plage de vitesse de l'hé- lice. En effet, l'angle que les pales inscrivent avec le plan de son mouvement de rotation doit être réglé à une valeur différente qui est plus grande lorsque l'hélice fonctionne en régime à marche rapide en étant. à moitié immergée. Par contre, un angle plus petit de réglage est favorable en marche lente, alors que l'hélice est entière- ment immergée. La disposition mentionnée permet d'obtenir un rendement optimal de la propulsion dans les deux plages de régime, la conduite pouvant se limiter à la manoeuvre du régulateur du moteur. L'invention va être décrite plus en détail en re- gard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limi- tatifs et sur lesquels - la figure l'est une élévation schématique d'un bateau dans lequel le principe de l'invention est mis en oeuvre; - la figure 2 est une élévation partielle avec cou- pe longitudinale partielle de la poupe du bateau de la fi- gure 1; - la figure 3 est une vue en bout de la poupe du bateau vue de la droite de la figure 2 avec coupe trans- versale partielle selon la ligne III-III de la figure 5; - la figure 4 est une coupe longitudinale partielle selon la ligne IV-IV de la figure 3 et représente la forme des lignes de flux en marche lente avec volet rétracté; - la figure 5 est une coupe partielle correspondant à celle de la figure 4, mais montre le volet en position extraite ainsi que la forme des lignes de flux en marche rapide; et - les figures 6 et 7 représentent d'autres formes de réalisation du tunnel en vue de l'arrière. La figure 1 représente un bateau 1 comprenant une coque 2 et une cale 3. Deux tunnels 4 qui se succèdent dans la vue de la figure 1, en particulier de la manière repré- sentée sur la figure 3, sont réalisés dans le fond de la cale 3. Des gouvernails 5 sont par ailleurs disposés sur la poupe de la coque. Une chaise 6 d'.un arbre 7, qui supporte à l'extré- mité arrière le moyeu 8 d'une hélice 10, est par ailleurs disposée dans le tunnel 4, de la manière représentée sur la figure 2. L'hélice 10 est avantageusement du type dit à pas variable, c'est-à-dire à pales il dont l'orienta- tion est réglable autour de leur axe. Un volet 12 rotatif autour d'un axe 13 et réglable entre deux positions au moyen d'un mécanisme 14 à cylindre et piston est monté à la transition entre le fond de la cale 3 et le tunnel 4 de l'hélice. Ce volet est représenté en position escamotée B en traits pleins sur la figure 2 et en traits mixtes à la position déployée A. Comme le montre par ailleurs la figure 2, un em- brayage 9 relie l'arbre 7 à un moteur de commande 15 com- prenant un régulateur 16 équipé d'un levier de manoeuvre 17. Ce levier 17 peut être mis à deux positions, à savoir la position S pour la marche lente et la position F pour la marche rapide. Deux canalisations 18 relient le régulateur 16 au mécanisme 14 dont la tige de piston attaque un le- vier 12' du volet 12. Lorsque le levier de commande 17 se trouve à la position représentée S de marche lente, le moteur 15 fait tourner l'arbre 7 et l'hélice 10 à basse vitesse, le volet 12 étant alors placé en position rentrée. La figure 4 re- présente la même position ainsi que les lignes de flux W de l'eau balayée par l'hélice 10. Comme le montre cette figure, l'eau passe dans le tunnel 4 pratiquement sans turbulence et l'hélice 10 tourne en étant totalement immer- gée. Lorsque le levier de commande 17 est mis à la posi- tion F représentée sur la figure 2, le moteur 15 fait tour- ner l'hélice 10 à grande vitesse, le régulateur 16 ayant alors mis le volet 12)au moyen du dispositif de manoeuvre 14,à la position A représentée sur la figure 5. Comme le montre cette figure, la circulation de l'eau est décollée du fond de la cale 3 de la coque à l'extrémité du volet 12 et seule la moitié des pales il de l'hélice 10 est immergée, et donc cette hélice fonctionne en étant à-moitié immergée. Dans ce cas également,,la circulation a lieu certes à grande vitesse, mais pratiquement sans perte par turbu- lence le long du bateau jusqu'à l'hélice. Comme le montre particulièrement la figure 4, le tunnel 4 a un profil en coupe suivant la ligne IV-IV qui comprend à la suite de la surface du fond 3 de la cale une partie K dans laquelle il est délimité par une ligne con- vexe à laquelle fait suite une partie L dans laquelle ce profil est délimité par une ligne concave. La partie L de ce profil peut par ailleurs être prolongée par une partie rectiligne M. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les tunnels 4 ontpen coupe perpendiculaire à la direction de la longueur du bateaulune section sensiblement semi- circulaire et chacun de ces tunnels entoure la périphérie de l'hélice correspondante 10. La figure 3 montre bien ces, profils. Le rendement de l'hélice de ce mode de réalisation est certes optimal, mais ce dernier est coateux dans cer- tains cas. Les figures 6 et 7 représentent des modes de réali- sation simplifiés qui préservent l'avantage de permettre à l'hélice d'opérer correctement en étant totalement ou à moitié immergée. Les deux modes de réalisation des figures 6 et 7 comprennent un tunnel 4', 4" qui est formé au moins par- tiellement d'une surface courbe N dont le profil dans la direction de la longueur du bateau suit les lignes de flux W de. l'eau, de la même manière que celles que représen- tent par exemple les figures 4 et 5. Mais la surface N est formée de droites G qui sont perpendiculaires à la direc- tion de la longueur du bateau. Dans le mode de réalisation de la figure 6, la surface N est prolongée latéralement par des parties V à profil en quart de cercle. Dans le mode de réalisation de la figure 7, qui est celui dont la fabrication est la plus simple, la surface courbe N formée de droites G se prolonge jusque sur des surfaces latérales planes 20. Le bateau de l'invention convient particulièrement bien lorsque l'hélice ou les hélices utilisées ont des pales dont le pas est réglable en service, l'angle adopté du pas de ces pales étant plus grand en marche rapide avec l'hélice à moitié immergée qu'en marche lente. Ainsi, la figure 4 représente l'hélice 10 dont l'angle du pas e est faible, tandis qu'en marche rapide pour laquelle l'hélice de la figure 5 est réglée, l'angle - ' du pas avec le plan de rotation E est plus grand. Les mécanismes de réglage du pas des pales d'héli- ces à pas variable sont connus et ne font pas partie de -35 l'invention. Là figure 2 ne représente donc que schémati- quement un dispositif de transmission 21 que deux canali- sations 22 raccordent au régulateur 16. Le réglage du pas des pales 11 de l'hélice peut ainsi être simultané avec celui de la position du volet 12 et celui de la vitesse du moteur 15, ce réglage s'effectuant par la manoeuvre du le- vier 17 de commande du régulateur 16. Dans les exemples de réalisation représentés, le bateau a deux hélices à chacune desquelles est affecté un tunnel indépendant o les deux hélices peuvent être dans un tunnel commun. Il est bien entendu toutefois que le ba- teau peut avoir un nombre moindre d'hélices, c'est-à-dire u e seule, ou un nombre supérieur, par exemple trois. De même, le nombre des tunnels peut être différent. Ainsi, chaque hélice peut être placée dans son propre tunnel ou un tunnel peut être prévu pour plusieurs hélices. R E V E N D I C A T I O N S 1. Bateau (1) à au moins une hélice (10) dont sensi- blement la moitié de la périphérie se trouve dans un tunnel (4) réalisé dans le fond de la cale (3) de la coque (2), caractérisé en ce que le tunnel (4, 4', 4") a dans la direc- tion de la longueur du bateau (1) un profil hydrodynamique qui suit les lignes de flux (W) de l'eau et un volet régla- ble (12) placé à la transition de la surface du fond de la coque (3) au tunnel (4, 4', 4") est déplaçable entre une position (B) à laquelle il est escamoté dans la surface du tunnel (4, 4', 4") et autorise une circulation hydrodynami- que dans le tunnel (4, 4', 4") et une position (A) à la- quelle il ressort de cette surface et dans laquelle il pro- voque le décollement de la couche limite de la circulation de l'eau à la surface du tunnel (4, 4', 4"). 2. Bateau selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tunnel (4, 4', 4") a dans la direction de la lon- gueur du bateau un profil comprenant une partie (K) située dans le prolongement de la surface du fond de la cale (3) et délimitée par une ligne convexe à laquelle fait suite une partie (L) délimitée par une ligne concave. 3. Bateau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tunnel (4) a une section,perpen- diculairement à la direction de la longueur du bateau (1). qui est sensiblement en demi-cercle qui entoure la périphé- rie de l'hélice (10)(figure 2). 4. Bateau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le tunnel (4', 4") est délimité au moins partiellement par une surface courbe (N) dont le profil dans la direction de la longueur du bateau suit les lignes de flux (W) de l'eau et qui est formée de droites (G) qui sont perpendiculaires à la direction de la longueur du bateau (figures 6, 7). 5. Bateau selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande (14, 16) qui assure la manoeuvre du volet (12) en fonction de la plage de vitesse (S, F) de l'hélice (10). Z474436 6. Bateau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'hélice (10) est du type à pas variable, c'est-à-dire à pales (11) dont l'angle du pas (0, e') est réglable en service et un dispositif de commande (21) règle le pas des pales (11) en fonction de la plage de vitesse (S, F) de l'hélice (10). j