Brevet FR2532909A1 — publié le 19840316

La présente invention concerne un dispositif d'entraîne- mnient à hélice pour bateaux, comprenant deux arbres d'hélice coaxiaux entraînés en rotation en sens inverses l'un de l'aud tre dans un carter dentra Lnement, chacun de ces arbres sup= portant au moins une hélice, et le carter deentranement étant susceptible de pivoter autour deun axe de direction et compor- tant une plaque anti-cavitation située au dessus des héliceso Lors de l'entrainement d'un bateau planant équipé d'un moteur intérieur et d'un dispositif duentraînement extérieur, ou système intérieur-extérieur (inboard-outboard), le conduc- teur est soumis a certaines forces de la part du volant de dis rection aussi bien en ligne droite qu'en virage Les forces exercées par le volant de direction dans les virages sont la consequence de l'êcoulement oblique de l'eau 2 qui engendre deux types de forces transversales, à savoir, dune part, une force transversale (poussée) sur le carter immerge du disposi- tif d'entraînement, et d'autre part une force transversale sur l'hélice, lorsqu'il existe un écoulemsnt oblique, provoquée par une augmentation de la poussée des pales de lvhélice qui ren- contrent l'écoulement et par une diminution de la poussée des pales qui se déplacent avec l'écoulement. Généralement ces forces dépendent de la vitesse et de la puissance Les forces transversales agissant dans les virages sur un dispositif d'entrainement conventionnel à hélice unique sont, cependant, normalement faibles 2 même pour une puissance du moteur élevée, car, pour des raisons pratiques, ces dispos sitifs d'entraînement sont équipés d'hélices qui fonctionnent quelque peu en surcharge, de sorte que les pales cavitent quel= que peu, en particulier en virages 2 lorsque l'angle d'écouleo ment contre la pale commence a osciller dans le tournant, lors d'une conduite à vitesse relativement faibleo Du fait que la force transversale sur l'hélice est faible même pendant des manoeuvres serrées, et que le point d'action sur le carter immergé est, pour les dispositifs d'entraînement à hélice uni- que, normalement situé a l'arrière de l'axe de direction mais relativement prés de celui-ci, on obtient généralement des forces négligeables sur la direction. Dans les dispositifs d'entraînement à deux hélices, par exemple du type déaecrit dans la demande de brevet français 82037045 dont les hélices sont optimisées en fonction de la vitesse maximale, de la consomnation de carburant et de 'ac- célération, les conditions sont différentes Ici, la surface de la pale est choisie de façon à ce que la force de poussée soit egalement repartie entre les deux hélices, qui fonction- nent sans cavitation mnie lors de virages très serrés Le point critique de glissement de lhélice est en principe amené a 1 'extérieur du débattement angulaire du gouvernail en question La force traesversale d'hélice est donc un facteur qui doit 9 tre pris en considération dans es dispositifs d'ertraznement à deux hélices, en Particulier parce que cette force a un bras de levier important par rapport à la e de rotation du disposi- tif d'entrainemento Pour anle puissance de moteur élevée, le couple de direct-ion exercé par la force transversale sur les hélices peut 9 tre su-ffisaïmsnent important pour que le disposi- tif d'entra nement ne puisse être manoeuvre sans difficultées avec une direction à câble conventionnelle Une direction hy- draulique est alors nécessaireo Le but de la présente invention est de proposer un dis- positif d 2 entra 2 nenment à hélice du type décrit en introduction, qui puisse diminuer l'effet des forces transversales sur le couple de direction exerce sur le dispositif d'entraînement, de manière qu'& la fois les efforts de choc lors de manoeuvres en virages serrés et les forces de direction lors des manoeu- vres normales puissent être ramenés à des valeurs qui permet- tent l'utilisation d'une direction conventionnelle, à câble, même avec des moteurs de forte puissance. Dans ce but, l invention a pour objet un dispositif d'en- tra Lnement dans lequel la surface en projection de -la partie du carter d'entraînement située au dessous de la plaque anti- cavitation à l'avant de l'axe de direction, est au moins à moitié aussi grande, mais au plus deux fois plus grande que la somme de la surface en projection de la partie du carter d'entraînement située au dessous de la plaque d'anti-cavita- tion à l'arrière de l'axe de direction et de la surface en projection des moyeux des hélices. Un écoulement d'eau oblique soumet un carter d'entraine- ment symétrique, à faces cintrées, à une force transversale, dont le point d'action est situé-sur l'axe de direction lors- que la surface située à l'avant de l'axe de direction atteint environ 33 % de la surface plane derrière l'axe de direction. Normalement, un dispositif d'entraînement à hélice unique et à direction non hydraulique présente à l'avant de l'axe de di- rection une surface qui représente entre 10 et 20 % de la sur- face à l'arrière de l'axe-de direction, de sorte que le point d'action de la force d'écoulement est situé derrière l'axe de direction Si par contre, selon l'invention, on conçoit le dis- positif d'entraînement de manière que la surface située en a- vant de l'axe de direction soit égale à au moins 50-% de la surface située en arrière de cet axe, alors le point d'action de la force d'écoulement est déplacé vers l'avant en une posi- tion située à l'avant de l'axe de direction Le couple de di- rection exercé par la force d'écoulement sur le dispositif d'entraînement équilibre ainsi le couple exercé par la force transversale d'hélice, ce qui fournit un couple de direction résultant inférieur. Un équilibrage total à toutes les vitesses est impossi- ble à obtenir, car la force d'écoulement dépend de la vitesse. La répartition des surfaces et ainsi la position du point d'ac- tion à l'avant de l'axe de direction, sont donc choisis de ma- nière que les moments de pivotement exercés par la force d'é- coulement et par la force transversale sur l'hélice soient sen- siblement égaux à l'extrémité supérieure de la gamme de vites- ses pour laquelle est conçu le dispositif d'entraînement Ce- ci est destiné à-éviter le survirage aux vitesses élevées de la gamme Plus la gamme de vitesses du bateau pour lequel le dispositif d'entraînement est conçu est faible, plus grande doit être la surface placée à l'avant de l'axe de direction par rapport à la surface située à l'arrière de cet axe, car une faible vitesse du dispositif d'entraînement a pour consé- quence une force d'écoulement plus faible, ce qui augmente la prédominance de la force transversale sur l'hélice En prati- que, on peut supposer que la force d'écoulement n'est jamais inférieure à la force transversale sur l'hélice, ce qui signi- fie que la surface à l'avant de l'axe de direction peut être égale au plus à deux fois la surface à l'arrière de l'axe de direction Comme ci- dessus, la surface à l'arrière de l'axe de direction inclut à la fois la surface du carter d'entraine- ment lui-même en dessous de la plaque de cavitation (la surfa- ce dite "mouillée) et la surface des moyeux des hélices. L'invention est décrite ci-dessous plus en détail sous la forme d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple et représentée sur les dessins annexés Sur ces dessins: la Fig 1 est une vue de c 8 té, partiellement en coupe, d'un dispositif d'entraînement à deux hélices selon l'inven- tion, et - la Fig 2 représente un profil schématique en coupe du carter immergé du dispositif d'entraînement. Le dispositif d'entraînement à hélice représenté sur la Fig 1 est un dispositif d'entrainement de type intérieur-ex- térieur, agencé pour être monté sur le tableau arrière d'un bateau et relié à l'arbre de sortie d'un moteur (non représen- té) Ce dispositif d'entraînement comprend un carter 1 et com- porte un mécanisme d'inversion comprenant un arbre de sortie 2-qui porte un pignon conique 3 en prise permanente avec deux pignons coniques 4 et 5 Le pignon 4 entraîne un arbre d'hé- lice 6 et le pignon 5 entra ne un arbre d'hélice creux 7 mon- té coaxialement à l'arbre 6 L'arbre 6 porte une hélice 8 et l'arbre 7 porte une hélice 9 L'agencement décrit permet aux arbres d'hélices de tourner dans des sens opposés, le sens de rotation de l'arbre 2 étant choisi de sorte que l'arbre 7 tour- ne dans le sens anti-horaire en l'observant de l'arrière. Le carter d'entraînement 1 peut pivoter autour d'un axe incliné S qui, comme cela est habituel, coupe le joint d'en- traînement (non représenté) entre le moteur et le dispositif d'entraînemento Le montage et le mécanisme de direction du disa positif d'entraînement sont connus en eux-mêmes et ne seront pas décrits ici plus en détailo L'angle entre l'axe de pivote- ment S et l'arbre d'entraînement 2 est de 12 dans l'exemple représenté icio Le dispositif d'entrainement est muni d'une plaque anti-= cavitation 10 s'étendant vers l'arrière au dessus des h 4 liceso La partie du carter d'entraînement 1 située au-dessous du plan KP de la plaque anti=cavitation constitue le carter immergé 11 du dispositif dventraînemento La surface en projection de la partie du carter immergé s'étendant au-dessous du plan KP et à l'avant de l'axe de direction S, dans la forme de réalisa- tion représentée sur le dessin, correspond à 55 % de la surfa- ce du carter au-dessous du plan KP et à l'arrière de l'axe de diredtion S, y compris la surface en projection des moyeux 12, 13 des hélices 8, 9 o Le point d'action Tc de la force d'écoule- ment est ainsi situé légèrement à l'avant de lcaxe de direct tion SO Ce dispositif d'entra nement est essentiellement des- tiné à des moteurs diesel d'une puissance nominale comprise entre 150 et 300 cho, pour des vitesses dépassant 25 noeudso Les forces FH et Fp agissant respectivement sur le car- ter d'entraînement et sur les hélices pendant une manoeuvre de virage exercent dans ce cas, sur le dispositif d'entra ne- ment, des couples en sens opposes, comme le montre la Fig 2, sur laquelle la flèche Vs indique la direction d'écoulement de l'eauo Dans la forme de réalisation représentée sur la Figol, avec un rapport de surfaces de 55 %, les charges de choc pen- dant les manoeuvres serrées sont réduites de plus de la moi- tié, et les efforts de direction lors de manoeuvres normales sont réduits d'environ 30 % par rapport à ceux nécessaires avec un dispositif d'entraînement à deux hélices non équilibré. L'invention a été décrite ci-dessus en réf 6 rence à un dispositif d'entraînement de type intérieur-extérieur conçu pour être monté sur un tableau arrière, mais elle peut bien entendu être-également appliquée à des dispositifs dgentra - nement dans lesquels le carter d'entra nement est agencé pour être monté dans une ouverture prévue dans le fond du bateaux dits entraînements en S. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 Dispositif d'entraînement à hélice pour bateaux, comprenant deux arbres d'hélice coaxiaux entraînés en rotation en sens inverses l'un de leautre dans un carter dfentra nement, chacun de ces arbres portant au moins une hélice, le carter d'entraînement étant susceptible de pivoter autour dqun axe de direction et comportant une plaque anti-cavitation située au dessus des hélices, caractérisé en ce que la surface en pro- jection de la partie du carter dventraînement ( 11) située-au dessous de la plaque deanti=cavitation ( 10) et à l 2 avant de l Vaxe de direction (S) est au moins a moitié aussi grande, mais au plus deux fois plus grande, que la somme de la surface en projection de la partie du carter d'entraînement ( 11) si- tuée au dessous de la plaque danti=cavitation, à l'arrière de l'axe de direction (S), et de la surface en projection des moyeux ( 12, 13) des hélices. 2 Dispositif d'entraînement à deux hélices selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface située à l'avant de l'axe de direction (S) est égale à 55 % de la sur- face située à l'arrière de l'axe-de direction -