Brevet FR2491092A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne une turbine à gaz comportant plusieurs étages à aubage aérodynamique pour moyen de transport à coussin d'air. La turbine crée la force de traction nécessaire au moyen de transport. Les moyens de transport connus à coussin d'air utilisent soit une roue de propulsion aérodynamique, soit une buse aérodynamique, mais leur rendement est très bas. Il existe encore des moyens de transport à coussin d'air se servant de moteurs électriques linéaireset utilisant les lois du champ électromagnéti- que o le tracé de la voie joue le rôle du stator. Les inconvénients des réalisations précitées consistent dans les difficultés de construction rencontrées pour réaliser avec une grande précision le jeu entre le véhicule et la voie (système rotor-stator). Le but de la présente invention est de réaliser une turbine à gaz com- portant plusieurs étages ayant des grilles d'aubes aérodynamiques, pour moyens de transport à coussin d'air, de sorte que le véhicule ainsi réalisé soit guidé par une voie adaptée à la construction même de la turbine dont le rendement est grand. Le problème est résolu avec une turbine à gaz comportant plusieurs étagesà grilles d'aubages aérodynamiques, comprenant un arbre horizontal avec un démarreur électrique, un turbocompresseur axial et la roue du premier étage de la turbine dont la forme est circulaire. Les autres étages sont disposés sous l'arbre précité et les grilles d'aubes aérodynamiques sont disposées linéairement les unes après les autres. Les aubes directrices des troisième et cinquième étages sont fixées vers la base de la voie et sont disposées tout le long du chemin en formant un monorail de guidage pour le véhicule. Au-dessus du premier étage de la turbine est montée la buse aérodynamique pour la manoeuvre et la marche arrière du véhicule. Entre les troisième et quatrième étages est situé le régénérateur qui sert en même temps de chemise d'isolation thermique de la chambre de combustion. Les avantages de l'invention consistent dans la construction simpli- fiée de la turbine à gaz avec des grilles d'aubage aux profils largement aérodynamiques, ainsi que dans la non nécessité d'une grande précision dans la construction entre les aubes directrices et les aubes de travail des différents étages. Selon l'invention, la turbine à gaz est indépendante et possède un bon rendement. Sa mise en marche ne dépend pas d'autres sour- ces d'énergie. Le tracé de la voie assure une grande adhérence aux hautes vitesses et permet au véhicule de négocier des pentes beaucoup plus grandes que les pentes habituelles, avec traction par roues à bandage. Un mode d'exécution de la présente invention est représenté à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une coupe longitudinale horizontale réalisée au niveau de l'arbre de la turbine, les deuxième et troisième étages (II; III) de la turbine, qui sont situés sous ce plan horizontal, étant représentés en traits interrompus; - la figure 2 est une coupe longitudinale horizontale réalisée au niveau des quatrième et cinquième étages (IV, V) dépliés en suivant les aubages des deuxième et troisième étages, de sorte que les quatres étages dépliés (II, III, IV et V) sont disposés dans le même plan hori- zontal.; - la figure 3 est une vue suivant la flèche X de la figure I de la turbine à gaz; - la figure 4 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure I; - la figure 5 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure I; - la figure 6 est un diagramme des forces aérodynamiques s'exerçant sur les aubes; et - la figure 7 montre la forme des aubes de guidage dans les coudes des canaux de liaison entre les étages pour diminuer les pertes de charge par tourbillons dans le courant gazeux de la turbine. L'arbre horizontal commun de la turbine à gaz à plusieurs étages porte le démarreur électrique 1, le turbo-compresseur axial 2 et la roue 3 qui forment le premier étage de la turbine. Entre le turbo-compresseur 2 et la roue 3 est située la chambre de combustion 4 autour de laquelle est disposé le régénérateur 5. Les grilles d'aubes aérodynamiques de guidage et de travail du premier étage (I) de la turbine ont une forme circulaire normale. Les autres étages (Il à V) de la turbine sont situés sous le bloc de la roue 3, l'arbre avec le démarreur 1 et le turbo7 compresseur 2, leurs grilles d'aubes aérodynamiques ont une forme développée linéaire. Les aubes directrices des troisième et cinquième étages (III et V) sont solidement fixées à la base de la voie, sur toute la longueur de celle-ci et forment le monorail 6 du moyen de transport. La base du mono- rail est munie du profil 10 pour guider le véhicule. Au-dessus du premier étage de la turbine est installée la buse aérodynamique 8 pour la manoeuvre et la marche arrière à l'aide des vannes 7 et 9. Les différents étages de la turbine sont reliés par des canaux qui portent les numéros des étages correspondants. Ils sont isolés thermiquement et disposés le long du véhicule, les coudes étant munis de courtes aubes directrices (fig. 7). Les aubes aérodynamiques de travail, ainsi que les aubes du monorail 6 sont fermées à leur partie supérieure par des tôles de dimensions appropriées. La turbine à gaz à plusieurs étages servant de moyen de transport à coussin d'air travaille de la facon suivante: La turbine à gaz selon l'invention se déplace avec le moyen de trans- port par rapport au monorail 6 dans la direction allant de la roue 3 à l'entrée duturbo-copresseur 2. Cette direction du mouvement crée un accroissement de la pression de l'air aspiré à l'entrée du turbocompresseur et améliore le rendement de ce dernier, les gaz sortant du deuxième étage allant passer sur les aubes du monorail après que les gaz sortant du quatrième étage soient passés sur le monorail en le réchauffant un peu, ce qui fait augmenter l'efficacité du système. Le démarreur électrique 1 fait tourner l'arbre et le compresseur 2 comprime l'air vers la chambre de combustion 4. Les gaz brûlés font tour- ner la roue 3 et entrent vers le deuxième étage dont les profils aérodyna- miques des aubes créent la force de traction F1 (figure 6) d'après les lois connues de l'aérodynamique. Les aubes du monorail 6 exercent la fonction de diffuseur pour les deuxième et quatrième étageset en même temps jouent le rôle d'aubes directrices pour les troisième et cinquième étages. Après cela, le fluide frappe le monorail immobile 6 en produisant un choc. Pour plus de clarté en ce qui concerne la création des forces, on considère le choc comme se produisant en deux étapes (figure 6) - lère étape: au moment du choc, la vitesse C1 diminue jusqu'à zéro, ce qui signifie que l'accélération est négative et que la force d'inertie F' est positive; - 2ème étape: au cours du choc et en raison du rétrécissement pro- voqué par les aubes du monorail 6, la vitesse C1 augmente de zéro à la valeur C2 qui se décompose en C' et C". Ces vitesses ont des accélérations positives, donc les forces correspondantes d'inertie sont négatives. Ces forces ne sont pas représentées sur la figure 6 o on voit leur résultats F". Les deux forces d'inertie F' et F" ont comme point d'application le centre de gravité 0 du courant gazeux et comme résultante commune F2 qui agit sur les aubes des deuxième et quatrième étages, mais qui est provo- quée par les aubes directrices du monorail 6. Le fluide continue son chemin, pénètre dans le troisième étage avant la régénération et dans le quatrième étage après la régénération. Ainsi se forment les forces de traction F3. La somme géométrique de F, F2 et F3 provoque le déplacement du véhicule dans la direction de F1 et F3 (figure 6). Comme mentionné plus haut, après avoir passé à travers les ler, 2ème et 3ème étages, les gaz passent par le régénérateur 5 (figure 1) pour entrer réchauffés dans les 4ème et 5ème étages et ensuite sortir par la cheminée K. Le fonctionnement qui vient d'être décrit, se déroule pour la marche normale en avant du véhicule avec la vanne 9 ouverte et la vanne 7 fermée (figure4.). Le freinage et la marche en arrière éventuels demandent que la vanne 9 soit fermée et la vanne 7 ouverte, c'est-à-dire que le fonctionnement ait lieu avec la buse aérodynamique 8. REVENDICATION Turbine à gaz comportant plusieurs étages ayant des grilles d'aubes aérodynamiques, pour moyen de transport à coussin d'air comprenant sur un arbre horizontal commun un démarreur électrique (1), un turbocompresseur axial (2) et la roue de travail (3) du premier étage (I) dont la forme est circulaire, caractérisée en ce que sous l'arbre sont disposés les autres étages (II, III, IV et V) dont les grilles des aubes aérodynamiques ont une forme développée linéaire, les aubes directrices des troisième et cinquième étages étant solidement fixées à la base de la voie, sur toute la longueur de celle-ci et formant un monorail (6) guidant le véhicule; et en ce qu'au dessus du premier étage de la turbine est installée une buse aérodynamique (8) pour la manoeuvre et la marche en arrière du moyen de transport tandis qu'entre les 3ème et 4ème étages est prévu un régénérateur (5) servant de chemise d'isolation de la chambre de combustion (4).