Brevet FR2512762A1 — publié le 19830318

Appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air. La présente invention se rapporte aux moyens de transport à coussin d'air et d'une manière plus précise, à un appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air. L'invention peut trouver une application pratique pour réaliser des moyens de transport à coussin d'air, par exemple, des véhicules à coussin d'air, des plate-formes de transport automotrice dans lesquelles, pour leur maintien au-dessus de la surface d'appui, on utilise de l'air comprimé injecté dans un coussin d'air, et dans lesquelles le mouvement de translation s'effectue en tenant compte de la poussée de réaction engendrée par le courant d'air rejeté. Dans beaucoup de pays les moyens de transport à coussin d'air trouvent diverses applications pratiques dans les domaines différents de l'économie. les facteurs qui retiennent leur application sont les suivants : les grandes dimensions et la masse des appareils équipés de ventilateurs produisant de l'air comprimé nécessaire pour la création de la force réactive de propulsion et pour le remplissage du coussin d'air, ainsi que la construction compliquée des mécanismes assurant la régulation de la quantité de l'air comprimé introduit dans le coussin d'air et dans la buse de propulsion par réaction. les dimensions et la masse de ces appareils sont déterminés, en règle générale, par le rendement requis et par la pression de l'air comprimé, et par conséquence, par la construction du ventilateur qui engendre cet air comprimé. Afin de mettre en oeuvre des appareils propulseurs de levage dont lès dimensions sont réduites, il est nécessaire de faire appel à des ventilateurs axial présentant un haut rendement et dans lesquels une régulation d'amenée et de pression de l'air est effectuée par pivotement des pales de la roue de travail. A l'heure actueue dans le monde entier on utilise différents types d'appareils dans lesquels un seul groupe assure la production de l'air comprimé et son amenée dans le coussin d'air et vers la buse de propulsion par réaction. On appelle de tels groupes appareils propulseurs de levage des moyens de transport à coussin d'air. Il est connu un appareil propulseur de levage des véhicules à coussin d'air (voir, par exemple, la revue "Air-Cuhion Vehicles", NO 45, 1966, pages 33 à 39) comportant un ventilateur centrifuge installé dans un corps hélicoïdal. Une partie de l'air provenant du corps hélicoïdal est introduite dans le coussin d'air, tandis que son autre partie est acheminée vers la buse pour la création de la propulsion par réaction. Cependant, les ventilateurs centrifuges étant donné les particularités de leur construction, ont des dimensions considérables et lesdits ventilateurs produisent moins d'air par comparaison avec les ventilateurs axiaux. C'est pourquoi les appareils propulseurs de levage munis de ventilateurs centrifuges ne sont pas économiques et ne peuvent pas assurer une grande vitesse de mouvement des véhicules à coussin d'air. Il est connu un appareil propulseur de levage équipé d'un ventilateur axial (voir, par exemple, le brevet Grande-Bretagne nO 1 306 687) installé dans un ajutage dans lequel est placée une virole cylindrique divisant l'espace en aval du ventilateur axial en deux canaux annulaires le canal annulaire extérieur est mis en communication avec le coussin d'air, et le canal intérieur est mis en communication avec-la buse de propulsion par réaction. La roue de travail dudit ventilateur est pourvue d'un anneau de division qui est disposé de manière concentrique par rapport à l'axe du ventilateur divisant les canaux entre les pales en canaux intérieur et canaux extérieur, le diamètre de l'anneau précité étant raccordé avec la virole de division cylindrique. L'anneau de division sert d'appui pour les pales de travail du ventilateur. Un mécanisme destiné à faire tourner les pales du canal intérieur est disposé dans la douille de la roue de travail. Cependant, une telle roue de travail ne peut être utilisée qu'en cas d'une vitesse de rotation relativement faible, ce qui est conditionné par sa résistance mécanique peu élevée due à la nécessité d'installer dans l'anneau de division des supports mobiles des pales se trouvant dans le canal intérieur et de fixer les pales se trouvant dans le canal extérieur. De ce fait, une roue de travail de ce type ne permet pas d'assurer une amenée suffisante de l'air à des dispositifs de petites dimensions de l'appareil, ce qui a pour conséquence une diminution de la vitesse de mouvement d'un moyen de transport à coussin d'air pourvu de l'appareil propulseur de levage décrit ci-dessus. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients susmentionnés. Dans le cadre de l'invention on s'est proposé de réaliser un appareil propulseur de levage pour un moyen de transport à coussin d'air, qui permettrait- d'augmenter considérablement la propulsion par réaction et de la réguler d'une manière économique (tout en respectant des dimensions réduites pour l'appareil) par modification de la construction de la roue de travail du ventilateur axial. Conformément à l'invention l'appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air comporte un ventilateur axial installé dans un ajutage annulaire et ayant une roue de travail disposée dans la partie d'entrée de l'ajutage et à la sortie duquel sont montés un diffuseur et une botte mise pneumatiquement en communication avec le ventilateur axial, l'intérieur de l'ajutage étant muni d'une virole le divisant en canaux annulaires extérieur et intérieur, ledit canal annulaire extérieur étant mis en communication à travers la susdite boute avec la zone du coussin d'air, ledit canal annulaire intérieur communiquant avec la buse de propulsion munie à sa sortie d'un dispositif gouvernail d'inversion de marche avec au moins un gouvernail de direction et avec des pales d'inversement de marche montés en aval de la roue de travail du ventilateur, et il est caractérisé en ce que la roue de travail de ventilateur comporte-deux rangées de pales, en ce que chaque pale de la première rangée comporte dans sa partie périphérique un tronçon dont le profil est courbé sous forme d'une aile et est disposé devant l'entrée dans le canal annulaire extérieur, et dans. sa partie inférieure un profil plan symétrique se trouvant en amont de 1' entrée dans le canal annulaire intérieur, en ce que les pales faisant partie de la première rangée sont fixées d'und manière immobile sur le moyeu de la roue de travail, en ce que les pales de la deuxième rangée sont montées sur le même moyeu et rendues susceptibles de pivoter autour d'un axe radial, et en ce que des pales d'alignement sont moulées en amont de l'entrée dans le canal annulaire intérieur et au moins dans un des canaux annulaires derrière les palettes de travail. Une telle réaîisation des pales de la roue de travail assure leur construction suffisammeilt robuste et simple, ce qui permet de faire tourner la roue de travail avec une vitesse circonférentielle élevée assurant une amenée de quantités plus grandes de l'air et une propulsion par réaction correspondante, les dimensions de l'appareil propulseur de levage restant réduites. Etant donné le pivotement des pales de travail de la deuxième rangée ayant sur toute leur longueur -la forme d'ailes, on assure une régulation économique de la propulsion par réaction développée. Il est avantageux de réaliser le moyeu de la roue de travail sous forme d'une douille présentant les tronçons cylindrique et conique qui. sont conjugués d'une manière souple l'un à l'autre, les pales constituant la première rangée étant disposées sur un tronçon cylindrique de la douille dont le diamètre est égal à 0,2 à 0,3 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du disque des pales de la première rangée, les palettes faisant partie de la deuxième rangée étant disposées sur un tronçon conique de la douille dont le diamètre de sortie est égal à 0,3 à 0,5 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du discue de la deuxième rangée des pales. Une telle construction de la douille et ses dimensions susindiquées relatives donnent la possibilité d'obtenir des taux élevés de rendement, ce qui permet d'assurer l'amenée de quantités plus grandes de l'air, avec des dimensions relativement plus petites du diamètre extérieur de la roue de travail du ventilateur. Il est également avantageux que le diamètre intérieur limitant le tronçon ayant la forme d'aile et constituant la partie de la première rangée et le diamètre extérieur des pales de la deuxième rangée correspondent au diamètre de la virole et aont égal à 0,75 à 0,90 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du disque de la première rangée des pales. Un tel rapport du diamètre de la virole donne la possibilité d'amener une quantité rationnelle de l'air à travers le canal annulaire extérieur dans le coussin d'air et d'obtenir une amenée de l'air plus grande à travers le canal annulaire intérieur assurait l'obtention de la valeur correspondante de la poussée par réaction. Il est possible de disposer une virole distributrice au-dessus des pales de la deuxième rangée en limitant ainsi le canal annulaire extéreur, ce Qui domine la possibilité d'augmenter la pression de l'air amené a travers le caral annulaire extérieur dans l'enceinte du coussin d'air. Il est aussi possible de disposer les pales de redressement soit en aval des pales de travail de la première rangée dans le canal annulaire extérieur, soit en aval des pales de travail de la deuxième rangée dans le canal annulaire intérieur, soit en aval des pales de travail de la première et de la deuxième rangée respectivement dans les canaux annulaires intérieur et extérieur. Gracie à une telle disposition des pales de redressement on arrive à augmenter la pression de l'air amené à travers le canal annulaire extérieur dans l'enceinte du coussin d'air et à augmenter la pression de l'air amené à partir du canal annulaire intérieur vers la buse, ce qui permet d'augmenter par conséquence, la poussée par réaction développée. Ci-dessous l'invention est expliquée par la description des exemples de sa réalisation faite en regard des dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente schématiquement la coupe verticale de l'appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air, suivant l'invention la figure 2 est une coupe horizontale de l'appareil représenté sur la figure 1 la figure 3 est une coupe selon III-III, figure 1 ; et la figure 4 est une coupe selon IV-IV , figure 1. - L'appareil propulseur de levage d'un moyen-de transport à coussin d'air, suivant l'invention, comporte un ajutage annulaire 1 (figure 1) dans la partie d'entrée duquel est montée une roue de travail 2 d'un ventilateur axial en aval duquel se trouve un capotage 3, tandis que devant la roue de travail 2 il est monté un système de commande 4. Dans la partie de sortie de l'ajutage 1 il y a un diffuseur 5 (figures 1, 2) relié à une boîte 6 (figure 1) qui est pneumatiquement mise en communication avec l'encein- te de la jupe 7 limitant l'espace du coussin d'air A. A l'intérieur de la boute 6 et du diffuseur 5 est montée une virole de distribution 8 qui divise l'espace en aval de la roue de travail 2 en canal annulaire extérieur 9 limité par l'ajutage annulaire 1 et la virole de distribution 8 et en canal annulaire intérieur 10 limité par la virole de distribution 8 et par le capotage S. le canal annulaire extérieur 9 par l'intermédiaire de la boîte 6 communique pneumatiquement avec la jupe 72 tandis que le canal annulaire intérieur 10 (figares 1, 2) à la sortie est relié avec une buse il de la poussée par réaction. Dans les parois latérales de la buse Il sont montées les pales 12 pour le renversement du courant à d'air, et à la sortie, des gouvernails 13 de commande de la direction de mouvement du moyen de transport. La roue de travail 2 (figure 1) comporte un moyen 14 qui est réalisé sous la forme d'une douille dont les tronçons cylindrique et conique 15 et 16 sont souplement conjugués l'un avec l'autre. la roue de travail 2 comporte une première rangée des pales de travail 17 ayant un diamètre extérieur D1 et une deuxième rangée des pales de travail 18 ayant le diamètre extérieur D2. les pales 17 comportent une partie périphérique 19 réalisée sous la forme d'un profil courbé 20 sous la forme d'une aile (figure 3) disposé suivant le rayon devant l'entrée dans le canal annulaire extérieur 9 (figure 1) , tandis que la partie inférieure 21 de la pale 17 a un profil plat symétrique 22 (figure 4) situé dans l'espace devant l'entrée dans le canal annulaire intérieur 10 (figure 1). les pales 17 de la première rangée sont immobilisées sur le tronçon cylindrique 15 de la douille ayant le diamètre dl. Chaque pale 18 de la deuxième rangée est montée sur le tronçon conique 16 de ladite douille et elle est rendue susceptible de pivoter autour de son axe radial 23 par l'intermédiaire d'un mécanisme 24 de rotation placé à l'intérieur du moyeu 14. le tronçon 16 de la douille a à la sortie un diamètre d2. Dans le cas optimal le diamètre d1 du tronçon cylindrique 15 est égal à 0,2 à 0,3 fois le diamètre extérieur D1 dans le plan du disque des pales 17 de la première rangée. le tronçon conique 16 de la douille permet de prévenir un décollement du courant d'air lors de l'écoule- ment des pales 18 de la deuxième rangée à des grands angles de leur disposition dans le cas où le diamètre d2 de la douille à la sortie constitue 0,3 à 0,5 fois le diamètre extérieur D2 dans le plan du disque-de la deuxième rangée des pales 18. De telles dimensions relatives des diamètres d1 et d de la douille assurent l'obtention de l'amenée maximale de l'air à travers le canal annulaire intérieur 10. En fonction des valeurs requises de la pression et de la quantité de l'air comprimé amené à travers le canal extérieur dans le coussin d'air Â le diamètre d3 de la virole 8 peut constituer 0,75 à 0,90 fois le diamètre extérieur D1 de la roue de travail 2 dans le plan du disque de la première rangée des pales 17. Dans ce cas le diamètre d3 est choisi au cours de la construction en fonction de la vitesse prédéterminée de mouvement et de la forme de la surface au-dessus de laquelle doit se déplacer le moyen de transport à coussin d'air. Par exemple en cas de déplacément au-dessus d'une surface lisse et plane (la glace, un revêtement dur) la valeur du diamètre d3 peut être choisie d'environ 0,90. Dans ce cas à travers le canal annulaire extérieur 9 arrivera une petite quantité de l'air amené dans le coussin d'air A. L'énergie fournie par le système de commande 4 sera dépensée au plus haut degré pour l'amenée d'une grande quantité de l'air dans le canal annulaire 10 et pour assurer respectivement une valeur plus grande de la poussée par réaction et une vitesse plus grande de mouvement du moyen de transport à coussin d'air A. Si le moyen de transport à coussin d'air est destiné pour se déplacer au-dessus d'une surface irrégulière (surface d'une eau agitée, marécages), alors la valeur du diamètre d1 peut être égale à peu près à 0,75. Dans ce cas, une quantité d'air plus grande arrivera dans le canal annulaire 9, ce qui permettra d'augmenter le volume du coussin d'air A et d'améliorer les conditions de mouvement du moyen de transport à coussin d'air A au-dessus d'une surface irrégulière. Dans le reste des cas en fonction des conditions de l'utilisation du moyen de transport à coussin d'air la valeur du diamètre d3 peut se trouver dans les limites entre 0,75 et 0,90. La valeur du diamètre d choisie correctement assure les conditions optimales de mouvement du moyen de transport avec les dépenses minimales d'énergie du système de commande 4 communiquée à la roue de travail 3 Le diamètre intérieur limitant la partie en forme aile des pales 17 de la première rangée et le diamètre D2 extérieur des pales 18 de la deuxième rangée sont à peu près égaux et sont inférieurs au diamètre intérieur d) de la virole 8 de la valeur du jeu radial assurant la possibilité de rotation des pales 18 h l'intéa rieur de la virole de distribution 8.Une telle disposition de la virole de division 8 au-dessus des pales 18 de la deuxième rangée permet d'améliorer l'amenée de l'air a travers les canaux annulaires intérieur et extérieur 9 et 1Q grâce à 1' élimination des écoulements des courants entre les canaux annulaires 9 et 10. Pour assurer une pression plus élevée de l'alr dans le canal annulaire extérieur 9 on monte des pales de redressement 25 se trouvant disposées en aval de la partie périphérique 19 des pales 17 de la première ragée6 Pour élever la pression de l'air dans le canal annulaire intérieur 10 on peut monter des pales de redressement 26 disposées derrière les pales 18 de la deuxième rangée. le fonctionnement de l'appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air est le suivant. Le système de commande 4 fait tourner la roue de travail 2 avec les pales 17, 18 et gracie à cela l'air est aspiré dans l'ajutage 1 et arrive aux pales 17 de la première rangée (figure 1). la partie périphérique 19 desdites pales agit par le profil en forme dfune aile 20 sur le courant et lui communique l'énergie provenant à partir du système de commande 4, dans ce cas le courant est tourbillonné et ensuite il est redressé par les pales de redressement 25 ce qui favorise une élévation de la pression statique de l'air comprimé refoulé dans le canal annulaire extérieur 9. lors du déplacement dans la partie du canal 9 ayant le diffuseur 5, il se produit un abaissement de la vitesse du courant de l'air et une élévation de sa pression statique.A partir du canal 9 muni du diffuseur 5 l'air comprimé arrive dans la boute 6 à partir de laquelle il est envoyé dans la jupe 7, et ensuite dans le coussin d'air A qui maintient le corps 27 du moyen de transport au-dessus d'une surface d'appui 28. La partie inférieure 21 des pales 17 présentant le profil plan symétrique 22 remplit le r81e des montants carénés laissant passer l'air avec les pertes aérodynamiques minimales vers les pales de travail 18 de la deuxième rangée. les pales 18 transmettent au courant l'énergie provenant du système de commande 4, et après le redressement du courant par les pales de redressement 26 l'air arrive dans le canal annulaire intérieur 10 d'où il est acheminé vers la buse 11. En sortant de la buse il avec une vitesse déterminée l'air engendre une force de réaction déplaçant le corps 27 du moyen de transport au-dessus de la surface d'appui 28. la vitesse de sortie de l'air de la buse 11 est déterminée par l'angle de calage des pales 18. En réponse à une rotation des pales 18 du c8té de l'augmentation ou de la diminution (figure 4) de l'angle, ce qui est effectué à l'aide du mécanisme 24 (figure 1), la quantité de l'air et la vitesse de sa sortie de la buse 11 augmentent ou diminuent respectivement. la variation de la vitesse de sortie de l'air de la buse 11 conditionne une variation correspondante de la force de réaction créée par le courant d'air, grtce à quoi la vitesse de déplacemen'ç du corps 27 du moyen de transport au-dessus de la surface d'appui augmente ou diminue. En cas où il est nécessaire de changer la directif de mouvement du moyen de transport on tourne les gouvernails 13 et la direction de l'action du courant de réaction change aussi. Pour manoeuvrer la marche arrière en tournant les gouvernails 13 on dirige le courant d'air de la buse Il à travers les pales 12 (figure 2) dans le sens de renversement de marche. Ainsi, la construction proposée de appareil propulseur de levage et les rapports sus-indiqués principaux permettent d'élever la vitesse de mouvement d'un moyen de transport, et ce avec des dimensions réduites de l'appareil propulseur de levage en comparaison avec ceux connus. Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art à l'appareil qui vient d'trie décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention. PL1VENDICATIONS 1. Appareil propulseur de levage d'un moyen de transport à coussin d'air comportant un ventilateur axial avec une roue de travail (2) disposée dans la partie d'entrée de l'ajutage annulaire (1) et à la sortie duquel sont placés un diffuseur (3) et une boîte (6) mise pneumatiquement en communication avec le ventilateur axial, l'intérieur de l'ajutage (1) étant muni d'une virole (8)le divisant en canaux annulaires extérieur (9) et intérieur (10), ledit canal annulaire extérieur (9) étant mis en communication à travers la susdite botte (6) avec l'enceinte du coussin d'air, ledit canal annulaire intérieur (10) communiquant avec une buse de poussée (llr munie à sa sortie d'un dispositif de direction et de renversement de marche avec au moins un gouvernail (13) tournants et des pales d'inversion (12) montées en aval de la roue de travail du ventilateur, caractérisé en ce que la roue de travail (2) du ventilateur comporte deux rangées de pales (17, 18), en ce que chaque page (17) de la première rangée comporte, dans sa partie périphérique (19) un tronçon ayant un profil courbé (20) sous forme d'une aile se trouvant devant l'entrée dans le canal annulaire extérieur (9), et dans sa partie inférieure (21) un profil plan symétrique (22) disposée devant l'entrée dans le canal annulaire intérieur (10), en ce que les pales (î7) de la première rangée sont fixées sur un moyeu (16) de la roue de travail (2)i en ee que les pales (18) de la deuxième rangée sont montées sur le meme moyeu avec possibilité de pivoter autour d'un axe radial (23) de la pale devant l'entrée dans le canal annulaire intérieur (10), et en ce que des pales de redressement (25, 26) sont montées au moins dans un des canaux annulaires en aval des palettes de travail (17, 18). 2. Appareil propulseur de levage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu de la roue de travail est réalisé sous forme d'une douille ayant des tronçons conique et cylindrique conjugués d'une tanière souple, les pales de la première rangée étant disposées sur un tronçon cylindrique de la douille dont le diamètre est égal à 0,2 à 0,3 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du disque des pales de la première rangée, les palettes de la deuxième rangée étant disposées sur un tronçon conique de la douille ayant un diamètre de sortie égal à 0,3 à 0,5 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du disque de la deuxième rangée des pales. 3. Appareil propulseur de levage suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le diamètre intérieur limitant le profil en forme d'une aile des pales de la première rangée et le diamètre extérieur des pales de la deuxième rangée correspondent au diamètre de la virole de division et sont égal à 0,75 à 0,90 fois le diamètre extérieur de la roue de travail dans le plan du disque de la première rangée des pales. 4. Appareil propulseur de levage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une virole de division (8) limitant le canal annulaire extérieur (9) est disposée au-dessus des pales (18) de la roue de travail de la deuxième rangée. 5. Appareil propulseur de levage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pales de redressement (25) sont montées en aval des pales de travail (17) de la première rangée dans le canal annulaire extérieur (9). 6. Appareil propulseur de levage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les pales de redressement (26) sont montées en aval des pales de travail (18) de la deuxième rangée dans le canal annulaire intérieur (10). 7. Appareil propulseur de levage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que les pales de redressement (26) sont montées en aval des pales de travail (17, 18) de la première et de la deuxième rangée dans les canaux annulaires intérieur (10) et extérieur (9) respectivement.