Brevet FR2523921A1 — publié le 19830930

La présente invention a trait à des dispositifs de propulsion marine, tels que moteurs hors-bord et groupes moteurs de poupe et, plus particulièrement, à des dispositifs de propulsion marine comportant un échappement par le moyeu et des moyens d'augmentation de la poussée d'hélice Suivant un autre aspect, l'invention a trait à de tels dispositifs de propulsion marine comportant des moyens de maîtrise du décrochage hydrodynamique. Les moteurs hors-bord et groupes moteurs de poupe peuvent comporter un système d'échappement dit par le moyeu comprenant un massage de gaz d'échappement du moteur qui s'étend à travers le carter d'arbre menant, le carter d'engre- nage et un passage annulaire intérieur au moyeu d'hélice. On recherche continuellement des moyens propres à augmenter la poussée fournie par l'hélice de tels dispositifs de propul- sion marine. A grandes vitesses, il peut y avoir cavitation et décollement du courant longeant la surface extérieure du carter d'engrenange, ce qui fait que de l'air atteint le côté basse pression de l'hélice Lorsque de grandes quantités d'air sont présentes, il peut apparaître une perte soudaine de poussée et de capacité de charge de l'hélice, état couram- ment dit décrochage hydrodynamique. L'attention est attirée sur les brevets US suivants Titulaire no de brevet date de publication Linthwaite 2 111 325 15 mars 1938 Irgens 2 564 903 21 aôut 1951 Strang 2 791 196 7 mai 1957 Shimanckas 3 310 021 21 mars 1967 Shimanckas 3 467 051 16 sept 1969. Kiekhaefer 3 492 966 3 févr 1970 Granholm 3 799 103 26 mars 1974 rlapes et al 4 295 835 20 oct 1981 L'attention est aussi attirée sur une demande de brevet déposée aux Etats Unis d'Amérique au nom de HENRICH et traitant de carter d'engrenage marin. L'invention propose un dispositif de propulsion marine comportant un groupe inférieur qui présente un passage de gaz d'échappement terminé par un O ' ceô ci Fement,N arbre d'hélice rotatif traversant /'orifice de dchal 'e une hélice montée sur l'arbre d'hélice pour tourner oonjointement avec lui et comportanth un moyeu qui présente une suriface extérieure de forme générale circulaire ainsi qu'un -assage de gaz d'é- chappement par lequel les gaz 'échappement s'echappent vers l'arrière dans l'eau, et un carter d'engrenange dans lequel tourillonne l'arbre d'hélice Le carter d'engrenange présente une extrémité menant qui a un nez effilé et une extrémité ar- rière terminée par un bord arrière dans l'ensemble vertical si tué en avant du moyeu d'hélice Le diamètre extérieur du tron- çon terminal arrière du carter d'engrenange est sensiblement supérieur au diamètre extérieur du moyeu d'hélice pour définir avec celui-ci un gradin abrupt, et la surface extérieure du carter d'engrenange se renfle sensiblement en continu, radia- lement vers l'extérieur, depuis le nez jusqu'au bord arrière Dans une réalisation, le nez effilé du carter d'engrena- ge s'étend à quelque distance vers l'avant au-delà du bord menant du carter d'arbre menant de façon à rendre la surface extérieure du carter d'engrenange plus pointue, ce qui réduit la cavitation et le décollement du courant longeant la surface extérieure du carter d'engrenange à grande vitesse. La présente invention a pour buts de proposer un dispo- sitif de propulsion marine: qui comporte un système d'échappement par le moyeu et moyen simple pour l'augmentation de la poussée de l'hélice; qui comporte un système d'échappement par le moyeu et un moyen simple pour la maîtrise du décrochage hydrodyna- mique; qui comporte un carter d'engrenange à surface exté- rieure configurée de manière à faire apparaître au voisinage de l'hélice des conditions de pression favorisant une poussée d'hélice accrue; qui comporte un carter d'engrenage configuré de manière à réduire la cavitation et le décollement du courant longeant la surface extérieure aux grandes vitesses. D'autres caractéristiques, aspects et avantages de l'in- vention apparaîtront au technicien à l'examen de la descrip- tion détaillée ci-dessous, du dessin et des revendications annexées. Sur le dessin annexé la figure 1 est une vue de détail avec coupe et arrache- ment du groupe inférieur d'un dispositif de propulsion marine comportant diverses caractéristiques selon l'invention; la figure 2 est une vue de détail du groupe inférieur d'un'dispositif de propulsion marine comportant un carter d'engrenage à structure selon une variante. Avant de décrire en détail l'une au moins des réalisa- tions de l'invention, on notera que l'invention n'est pas li- mitée quant à son application aux détails de structures et agencements de composants indiqués dans la description ci- dessous ou représentés sur le dessin L'invention se prête à divers autres modes de réalisation En outre, la terminologie adoptée ici est choisie à des fins descriptives et n'a aucun caractère limitatif. La figure 1 est une vue de détail d'un dispositif de propulsion marine 10, qui peut-être soit un groupe moteur de poupe, soit un moteur hors-bord, comportant un groupe de pro- pulsion ou inférieur 12 qui comprend un carter d'arbre menant 14 et un carter d'engrenage 16 normalement immergé dans l'eau. Le carter d'arbre menant 14 présente un bord menant 17 Le carter d'engrenage 16 présente une extrémité menante formée d'un nez effilé 18, une surfaceextérieure profilée en forme de torpille 19 et un tronçon terminal arrière 20 à section de forme générale circulaire. Dans le carter d'engrenage 16 tourillonne un arbre d'hélice 22 portant une hélice 23 située derrière lui Dans le carter d'arbre menant 14 s'étend, transversalement à l'ar- bre d'hélice 22, un arbre menant tourillonnant 24, accouplé par son extrémité supérieure à un moteur à combustion interne (non représenté) et par son extrémité inférieure à l'arbre d'hélice 22 par l'intermédiaire d'un accouplement ou transmis- sion à inversion de marche de type courant 26 Du carter d'engrenage 16 part vers le bas une ailette verticale ou talon de quille 28. Le carter d'arbre menant 14 est traversé par un passage de gaz d'échappement 30 terminé par un orifice de sortie de gaz d'échappement 32 à l'extrémité arrière 20 du carter d'en- grenage 16. L'arbre d'hélice 22 comporte un Tronçon arrière 36 qui s'étend vers l'arrière au-delà du carter d'engrenage 16 et un tronçon avant 38 qui traverse l'orifice d'échappement 32 et tourillonne à l'intérieur du carter d'engrenage 16 gràce à un dispositif de retenue à palier 40 convenablement fixe à l'in- térieur du carter d'engrenage 16 Le dispositif de retenue à palier 40 comporte un tronçon de moyeu central 42, qui porte un palier à roulement 44 et un joint d'étanchéité lubrifiant 46 Le dispositif de retenue à palier comporte aussi un man- chon extérieur annulaire 48 qui porte contre l'intérieur du carter d'engrenage 16 et une série de rayons ou nervures 50 dirigés radialement et angulairement espacés reliant l'un à l'autre le tronçon de moyeu 42 et le manchon 48 Les ouvertu- res 52 définies entre les nervures 50 font partie du passage de gaz d'échappement du moteur 30. L'hélice 23 comporte un moyeu creux 54 dont la surface extérieure 55 est de forme générale circulaire et porte une série de pales 56 L'hélice 23 comporte aussi un manchon inté- rieur 58 qui est relié au moyeu 54 par une série de nervures dirigées radialement et angulairement espacées 60 Le manchon 58 est monté sur le tronçon arrière 36 de l'arbre d'hélice 20 pour tourner conjointement avec celui-ci, par exemple au moyen de cannelures 62 Les ouvertures 64 séparant les nervures 60 définissent avec l'intérieur du moyeu 54 un passage ou conduit d'échappement de gaz 66 qui s'étend axialement à travers le moyeu 54 Le conduit 66 présente une communication d'admission avec l'orifice d'échappement 32 et une sortie, située derrière les pales d'hélice 56, à travers laquelle les gaz d'échappe- ment sont déchargés dans l'eau Un tel système d'échappement des gaz du moteur est couramment dit d'échappement "par le moyeu". On augmente la poussée engendrée vers l'avant par l'héli- ce 23 en choisissant le diamètre extérieur du tronçon terminal arrière circulaire 20 du carter d'engrenage 16 de façon qu'il soit sensiblement supérieur au diamètre extérieur du moyeu d'hélice 54, en disposant le bord arrière 21 du carter d'engre nage 16 dans l'ensemble verticalement de façon qu'il existe un gradin rentrant abrupt entre le tronçon terminal arrière du carter d'engrenage 16 et le moyeu d'hélice 54, et en configurant la surface extérieure 19 du carter d'engrenage 16 de façon qu'elle se renfle sensiblement en continu, radiale- ment vers l'extérieur, denuis le nez 18 jusqu'au bord arrière 21 Cet agencement particulier établit au voisinage des pales d'hélice 56 des conditions de pression qui sont favorables à l'augmentation des caractéristiques de transmission d'énergie de l'hélice 23. Selon la variante illustrée sur la figure 2, le nez effi- lé 70 du carter d'engrenage 72 dépasse de quelque distance vers l'avant le bord menant 17 du carter d'arbre menant 14 pour rendre plus pointue la surface extérieure 74 du carter d'engrenage 72 Comme dans la réalisation illustrée sur la figure 1, le diamètre extérieur du tronçon terminal arrière circulaire 76 du carter d'engrenage 72 est sensiblement supé- rieur au diamètre extérieur du moyeu d'hélice 54, le bord ar- rière 78 du carter d'engrenage 72 est dans l'ensemble vertical pour ménager un gradin rentrant abrupt entre l'extrémité arri- ère 76 du carter d'engrenage et le moyeu d'hélice 54, et la surface extérieure 74 du carter d'engrenage 72 se renfle sen- siblement en continu, radialement,vers l'extérieur, entre le nez 70 et le bord arrière 78 Cet agencement, outre qu'il aug- mente la poussée de l'hélice, réduit la tendance à la cavita- tion et au décollement du courant longeant la surface extérieu- re du carter d'engrenage 72 à grandes vitesses, ce qui minimi- se la quantité d'air, présent au voisinage du côté sous basse d'hélice 56, susceptible de provoquer un décrochage hydrodyna- mique. RE VEDCA Ti Oh S 1 Dispositif de propulsion marine comprennt un tgoupe inférieur ( 12) présentant un passage de gaz d'ichappem-nt ( 30) terminé par un orifice d'échappement ( 32), un arbre d'rilice rotatif ( 22) traversant cet orifice d'eéchappement, une nélice ( 23) normalement immergée dans l'eau et montée sur l'arbre d'hélice pour tourner conjointement avec lui, cette hélice comportant un moyeu ( 54) qui présente une surface extérieure de forme générale circulaire ( 55) et une voie de passage de gaz d'échappement ( 66) qui comporte une entrée communiquant avec ledit orifice d'échappement ( 32) et une sortie communi- quant avec l'eau, et un carter d'engrenage ( 16; 72) dans lequel tourillonne l'arbre d'hélice, caractérisé en ce que ce carter d'engrenage comportant une extrémité avant qui présente un nez effilé ( 18; 70), une extrémité arrière ( 20; 76) à section de forme générale circulaire dont le diamètre extérieur est sensiblement supérieur au diamètre extérieur dudit moyeu d' hélice ( 54) et qui se termine par un bord arrière ( 21; 78) dans l'ensemble vertical situé dans le moyeu d'hélice ( 54), et une surface extérieure ( 19; 74) renflée sensiblement en continu, radialement vers l'extérieur, depuis ledit nez jusqu'audit bord arrière. 2 Dispositif de propulsion marine selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit groupe inférieur ( 12) comporte un carter d'arbre menant ( 14) ayant un bord menant ( 17) et en ce que ledit nez ( 70) du carter d'engrenage ( 72), s'étend vers l'avant au-delà dudit bord menant du carter d'arbre menant.