Brevet FR2533880A1 — publié le 19840406

La présente invention concerne un dispositif dit à "aubes sustentatrices" permettant,par la rotation des aubes,l'envol dans un plan vertical de ce dit dispositif. Dans les systèmes précedents,appelés "hélices",le mouvement des pales,se faisant dans le plan horizontal,perd de l'ef ficacitésen effet,la force de la pale,due à son mouvement,se décompose en une force sustentatrice,seule importante,et une force de trainée.Cette dernière etant néfaste au bon rendement de l'helice,puisqu'elle est résistante,mais nécessaire à la sustentation. Dans l'invention présentée,la pale exerce une force sustentatrice maximale lors du mouvement moteur,la tapinée y faisant office de force sustentatrice.Tandis que pendant le mouvement résistant,la trainée est réduite à une intensité bien plus faible que celle des hélices.En effet,à partir de sa position haute,le mouvement de la pale va etre descendant et donc moteur.Arrivée à sa position inférieure,cette pale va subir une révolution qui la conduira,après avoir eus une résistance à l'air très importante de part sa surface en action,c'est à dire perpendiculaire au plan du mouvement,à modifier radicalement ses qualites aérodynamiques afin de n'avoir comme surface résistante que celle représentée par le maitre-couple de son bord d'attaque. L'invention présentée est constituée de deux axes parallé les et horizontaut,d'un diamètre relativement important afin de bien résister aux forces de torsion exercées par la révolution des pales,recevant la force motrice puis la transmettai aux pales,et tournant en sens w opposés,afin d'annuler l'effet des couplés gyroscopiques.Ces deux axes supportent un nombre égal et pair de pales,en tout cas supérieur b un couple par axe.Cha- cune de ces pale s est reliée,à travers cet axe,à une pale diamétralement opposée;;elles possèdent donc toutes deux un mème axe de révolution.Cette liaison est rigide et assurée de telle manitre que les angles formés par les droites reliant l'axe au bord de fuite de chaque pale dans un couple,soit de 90 degrés. I1 y a une a lternance pale motrice-pale resistante,due à la révolution (rotation sur son axe longitudinal) de la pale lorsqu'elle arrive à sa position supérieure ou infdrieure,gra- ce à un guidage agissant à la base des pales.Ce système de révolution est inherent à la rotation mame des pales et ne permet au -cun dis-synchronisme,donc instabilité dans le vol du dispositif. Tel qu'il est conçu, le dispositif presente deux plaques faisant office de chassis(l);chacune liée å ses deux extrémites aux demis-disques de guidage(2) qui reçoivent en leur celle tres un axe(3) possedant un engrenage(7) qui transmet la force motrice. Chacun des axes (3) est traverse par un nombre pair de cylindres (4).Chaque cylindre supportant deux pales antagonistes (5) et(5') faisant entre elles un angle de 90 degrés. La figure 3 représente l'axe qui a pour fonction d'entrainer les pales,de relier les deux plaques-chassis(1) et de permettre la revolution des pales.Cet axe se compose d'un cylindre(3) de matiere tres solide,scié de raies longitudinalesS destinées faire peloter les axes(4) tout en leur permettant une revolution(rotation autour de leur axe longitudi nal),et perçe d'un trou T à son axe de rotation,servant à l'in- troduction de la boursouflure(9) de chaque axe(4) qui empèchera les pales d'ètre éjectées par la force centrifuge.Lorsqu' une paire de pales à étée intoduite dans la scissure S colle çi estbouchée par parallélépipède P amovible,de mème matière que l'axe(3) et destiné à maintenir bien en place la pale. L'ensemble de ces parallélépipades est groupé en une pièce unique de forme étoilée E(fig 6). Cette pièce s est bloquee par le disque 10 fixé par des vis 11 à l'axe(3) et soudée à un tube fileté(12) qui est en relation avec le demi-disque chassis(2) par un roulement à billes conique(15) permettant la rotation et maintenu par un écrou(14). Al'autre extémité de cet axe(3) se trouve l'engrenage (7) transmettant la force motrice à l'axe(3) par l'intermédiaire d'une tigre(15) de section circulaire nécessaire à l'application de l'engrenage(7) et soudee à l'axe(3).Cette tige (15) est en relation avec le chassis par l'intermediaire du roulement à billes(16). Aainsi les deux plaques-chassis sont assujetties solidement entre elles et il y a transmission de la force motrice aux pales. La révolution des pales se fait grace h un guidage effectué par un rebord(8) des demi-disques(2) agissant sur la partie basale B des pales qui doit donc ètre plus résistante aux frottements et aux déformations que le reste de la pale. Chaque demi-disque est constitué d'une partie centrale autour de l'axe de rotation;ayant nour diamètre au moins la distance entre les pales,qui est parfaitement plane et exempte de structures mécaniques intrinsèques.Ces demi-disques possèdent d'autre part un rebord incliné à 45 degrés(8) se continuant de l'autre coté de l'axe(5) par une échancrure C nécessaire pour que la pale aie la place suffisante pour se tourner sur elle même. Il est à noter que seuls deux demi-disques(avant ou arrière) possèdent ces deux particularités .En effet,la pale motrice va se retrouver å la fin de sa descente dans la mème position que l'etait la pale résistante à ces mêmes coordonées. Les profils des pales sont différents suivant leurs positions .En effet,comme le montre la figure 3 ;leurs distances par rapport aux rebords sont inégales. La pale extérieure(5) doit etre descendante donc motrice et relativement excentree pour créer une auto-rottion par la force de l'air destinée à plaquer la pale antagoniàte(5') sur le demi-disque tout au long de son ascension.'-autre part la figure 2 montre la manière dont doivent etre positionnées les pales antagonistes entre elles afin de permettre la régularite et la coordination des révolution,et de n'employer qu'un seul disque de guidage par axe. Les bases des pales sont representées sur les figures 6 et 7.Chaque pale,indépendamment de sa position(schématisées par a,b,c,d,sur la figure 3)doit pouvoir toucher le rebord(8) et y frotter;d'où nécessité d'y adjoindre une excroissance géneralisée par B mais dont les dimensions varient suivan-t les pales; tout en étant identiques pour chaque couple de pales .Ces frottements vont avoir pour utilité de placer la pale dans une orientation efficace pour son fonctionnement.Cea excroissances prismatiques ont une hauteur H égale ê la distance axe/demidisque arrière et un décallage D egal à la distance axe/partie haute du rebord(8).Ce prisme ayant sa hauteur dirigée vers le rebord,et etant tout à fait solidaire de la pale,donc de l'axe. Le principal problème que rencontre ce jispos-itif vient du choc de la pale contre le rebord(8) provoquant ainsi une déformation.Pour contrer ce problème,on peut tout simplement mèttre l'un après l'autre deux dispositifs en fonctionnement synchrone et ayant leurs guideurs(8) face à face.Âinsi les deux pales les toucheront en mème temps et leur effet de recul s'annulera. Le frottement des parties basales prismatiques des pales nécessite une bonne lubrification.Celle-ci peut être soit cou plée à la lubrification du moteur soit indépendant.En tout cas zanis le dispositif paésenté,l'huile ne peut etre récupérée,il est donc nécessaire d'en avoir une réserve importante.L'huile peut arriver par un trou perçd dans l'axe(15) puis(3),se trou ver alors en contact avec les boursouflures(9) et etre entrains soit à l'exterieur de celles-çi,soit à l'intérieur,en passant à travers des trous creusés tout d'abord dans ces boursouflures, puis convergant dans un évidement de l'axe (4)et débouchant sur les prismes 3 .L'avançée de l'huile se faisant par la poussée jue à la force centrifuge. Les dessins présentés permettent de mieux comprendre les détails du dispositif. La figure(1) représente une vue en perspective et à une échelle inférieure à celle de tous les autres schémas du mécani sme général du dispositif sustentateuJ.Une seule pale sur les 16 théoriques a ete représentée afin de ne pas alourdir le sché ma..Y ont étée aussi simplifiés les axes et le mécanisme des tran missions,très mals visibles à cette échelle.Le détail des posi4*e tions des pales sur un axe est représenté en figure(2) tandis que la figure(3) précise l'agencement des parties constituantes des axes,dont une coupe suivant XY est représenté en figure 4. Les figures(5(6) et (7)précisent en perspective les aspects du dispositif de blocage des pales,et des parsies basales prisma tiques de ces pales.Enfin,la figure(8) schématise le mode de lu brification utilisé. Ce système à pour fonction une sustentation,puis par là mème une translation verticale dans l'air;et peut donc permet tre,adapté à des avions,un décollage vertical d'unepart,une sustentation en vol horizontal d'autre part.Plus simplement; arrivé à une altitude suffisante,l'appareil peut ètre propul sé de manière conventionnelle par ailes et hélices ou réacteurs afin de se mouvoir dans un -plan horizontal.En fait,cette pro pulsion peut aussi etre assurée par ces aubes.Si l'on fait su bir au dispositif une rotation de 90 degrés,les pales se mouvront alors horizontalement,entrainant le flux d'air dans cette diredtion.La concurrence à la fois aux hélicoptères et aux dits convertibles est évidente; ;mais les premiers,de part l'action même de leurs hélices,sont limités en vitesse de pointe,et les seconds ont un rendement diminué par leur complexite technique. Le présent dispositif peut atténuer ces avatars et ajouter à la maniabilité de l'hélicoptère,la vitesse de pointe du convertible. REVENDICATIONS 1.DisDositif possédant deux axes moteurs v3) relies par deux plaques-chassis (15 et entrainant chacun un meme nombre pair de pales (5,5') en rotation dans le plan vertical.L'en- semble pouvant etre considere comme modulaire car les axes (3) nonobstant leur rotation,entraines par les engrenages (7) fixes su les axes (15),grace aux roulements à billes coniques (16 > permettent de maintenir fermement les plaques (1) par les ecrous (14) visses sur les axes filetes (+2) et (15) en appuyant sur les roulements (13) et (16). 2.Dispositif selon la revendication (1) caracterise en ce que les axes (3 > sont en liaison avec une certaine partie des plaques (1) que l'an peut appeler demi-disque (24 ayant leur coupures toutes paralleles entre elles les plans de ces demi-disques etant aussi paralleles entre eux et perpendiculaires aux axes (3) ,se faisant opposition quand ils sint places bout à bout d'une meme plaque-chassi-s.Ces demi-disques possedent au niveau de leur coupure ,dans sa partie inferieure,un rebord (8) incline à 45 de la surface des plaques (1) et necessaire à la gyration des aubes,la partie superieure de la "coupure" etant formee d'une echancrure C. 3.Dispasitif selon la revendication (2) caracterise par le fait que ces palres (5) sont disposees regulierement en croix et identiquement sur chacun des deux axes (3). Ceux-ci,metalliques ou de matiere plastique ,sont stries de raies S de profondeurs differentes destinees à recevoir la partie cylindrique entre les deux pales (5 et 5') 4.Disoositif selon une des retendications precedentes caracterise en ce que l'axe (3) se trouve etre forme de deux parties.fig 3;;la partie avant comportant les stries S et un e-zidement cylindrique T centralpermettant à la partie spherique (9) de prendre place emnechant ainsi toute ejection des nales à haute vitesse ,et le partie arriere ,moins grande simplement destinee à bloquer les pales en position de marche et pouvant etre vissée a sa conjointe nar les vis (11). 5.Disnositif selon une des revendications precedentes caracterise en ce que l'intrversion des profils des pales se fait mecaniquement par l'intermédiaire des parties basales des pales(FIG 6 > qui ont de forme prismatique et de matiere tres resistante car elles frottent contre le demi-dis que (2) en forçant ainsi la rotation longitudinale des Dales ( et 5') qui se font face å angle droit.Comme le montre la FIG 7,la forme H et r de chacune des prismes 3 se modifie selon sa distance par rapport à la plaque (I). 6.Disnositif selon une des revendications precedentes, caracterise en ce qu'une lubrification des prismes se fait au point de contact avec le rebord (8).Celle-ci est effectuee par la force centrifuge qui entraine l'huile circulant à travers des evidements cylindriques des axes (3) puis (4) pour etre rejetee au point de frottement