Brevet FR2508411A1 — publié le 19821231

CARENAGE HYDROREACTEUR POUR HELICE DE BATEAU L'invention a pour objet un carénage s'adaptant à toute hélice classioue de bateau, canalisant l'eau déplacée par cette hélice pour en faire un jet se déplaçant dans l'air, ce qui a pour effet d'amener une augmentation très importante du rendement de la propulsion. PRINCIPES Le rendement d'une hélice est proportionnel à la masse de fluide depla dans le sens opposé à son propre déplacement, et au carré de la sites- se de ce déplacement. Du fait de la viscosité du fluide -ici l'eau- et de son inertie, une partie est entraînée dans des mouvements tangentiels obliques par rapport à l'axe de déplacement, dissipant ainsi une partie de l'énergie reçu sans bénéfice pour la propulsion (Fig. 1). En adaptant derrière hélice un tube de même section, muni de redresseurs de jet (surfaces planes parallèles au déplacement) l'on récupè- re en grande partie cette énergie, et l'on augmente déjà ainsi le rendement (Fig. 2), En prenant comme exemple une hélice de 24 cm de diametre (surface couverte 0,045 m2) tournant à N tours minute de façon à propulser vers l'arrière un jet d'eau canalisé par un tube de même section, à une vitesse de 20 noeuds (&num; de 10 m/s pour simplifier les calculs) # l'énergie de ce jet répond à la formule V2 S E (Kg) = # 9,81 fi = masse de l'eau par unité de volume = 1000 en eau douce = = vitesse du jet en m/s S = Surface du jet en m2 10 # x 0,045 E = x1000x = 229 Kg 9,81 - L'eau oppose au déplacement de ce jet une résistance R proportion nelle . d'une part à une pression correspondant à une hauteur V2 100 d'eau h = , soit &num; 5 m 2g 2 x 9,81 donc de 5000 Kg/m2 , d'autre part à la surface S de ce jet = 0,045 R = 5000 x 0,045 = 225 Kg - La puissance P1 nécessaire au niveau de hélice pour produire ce jet est donc P1 = E + R = 229 + 225 = 454 Kg, pour développer une poussée de 229 Kg. - Le rendement de hélice est donc dans ce cas 229 x 100 = 50% 454 - Si lton coude le tube de façon à ce que l'extrémité opposée i l'hélice soit hors de l'eau (Fig. 3) la résistance Ra opposée au jet est celle de l'air, près de 800 fois inférieure à celle de liteau. 225 Ra = = 0,28 Kg. 800 Pour que l'hélice tourne à la même vitesse, la puissance P-2 nécessaire pour produire la mkme poussée de 229 Kg n'est plus que 229 + 0,28 r 229,28 Kg à laquelle il faut ajouter l'énergie nécessaire pour élever 0,450 m3 d'eau à 24/2 = 12 cm, soit R = 450 x 0,12 = 54 Kg (Fig. 3) P1 = E + Ra + R = 229 + 0,28 + 54 = 283,28 Kg. Le rendement propulsif devient alors 229 x 100= 80 f 283,28 Un bateau muni d'un tel dispositif et qui avait besoin auparavant d'un moteur de 100 CV pourra se contenter de 62,5 CV, ou alors adapter une hélice de pas plus important, diminuant le régime du moteur pour une même vitesse. - Mais si l'on diminue la section de sortie du tube, de façon que la pression par unité de surface à l'intérieur du tube soit égale à celle du tube complètement immergé, l'hélice tournant à la meme vitesse et nécessitant donc la même puissance (474 Kg), l'on peut écrire Pa x Se Pa = Pe = d'où l'on tire Sa = Sa Se - Pa est la pression totale dans le tube à sortie aérienne elle est ici de 229 Kg * la résistance de l'air au jet + la pression nécessaire pour élever 0,450 m3 d'eau à la surface, c'est-à-dire ici environ 8 cm Pa = 229 + 0,28 + 36 = 265,28 Kg - Sa est la section de la sortie aerienne - Pe est la pression totale dans le tube à sortie dans l'eau - Se la section de sortie du tube dans l'eau. On a donc : Sa = ###### # ##### = 0,024 m2 Dans ce cas, pour la même puissance, la vitesse du jet devient 0, 450 : 0,025 = 18 m/s V2 S et son énergie E = # = 412 Kg 9.81 412 x 100 = 86 @ @@ @@@@@@@@@ @@@@ @@@ @ 474 Ainsi donc, - Pour la même puissance, le simple fait d'ajouter le carénage permet, sans rien changer à l'équipement moteur, de porter la poussée de 229 Kg à 412 Kg soit un gain de 80 %. Ce qui permet une notable économie de carburant, en permettant d'augmenter la distance parcourue pour la même consommation. - Si l'on veut garder les mêmes performances, la puissance nécessaire au niveau de l'hélice non carénée est de 474 Kg force dans le 1er cas, soit 62 CV. En admettant un rendement du réducteur de 85 2, cela nécessite une puissance moteur de 72 CV environ. En y adaptant le carénage, la puissance nécessaire n'est plus rue 265,28 Kg force, soit environ 34 Cv à l'hélice, ce qui nécessite un moteur de 40 CV. A titre de comparaison, la turbine Dowty jet unit oui équipe le "Turbocraft", adaptée à un moteur de '30 Cv a 4400 t/m, développe à 3500 t/m - soit 10 Cv- une poussée au point fixe de 525 Kg, et à 2000 tours, soit 40 Cv, de 125 Kg. l'hélice étudiée ci-dessus munie du système proposé développe pour la même puissance de 70 Cv 412 Kg de poussée et pour 40 Cv, 229 Kg. R E V E N D I C A T I O N S -:-:-:-: N 1 - Carénage canalisant les molécules d'eau chassées par l'hélice de telle façon que : - leur direction eoit exactement opposée au déplacement du bateau, afin que toute leur énergie cinétique soit transfor mée en énergie propulsive ; - leur énergie cinétique ne soit pas freinée par la densité et la viscosité de l'eau, en les élevant au-dessus de la surface ou elles ne eubissent que la résista@ce de l'air ; - leur vitesse soit augmentée par une diminution de la section de sortie du carénage, ce qui pernet de récupérer la pression économisée du fait de la sortie du Set bore de l'eau et de la transformer en énergie cinétique. - Possibilité d'installation caractérisée en ce qu'il existe une ouverture dans le carénage, derrière l'hélice. obturée pa@ uns porte maintenue fermée par la pression du et en marche avant, et qui s'ouvre dès le changement du sens de rotation de l'hélice pour permettre la marche arrière. - Selon la revendication N 1, caractérisée en ce que le carénage se compose de deux coudes superposés de façon que le coude aupérieur puisse s@orienter selon un axe vertical pour assurer la direction du bateau, et tre muni d'un déflecteur i axe horisontal pour a@@urer la marche arrière.