Brevet FR2532908A1 — publié le 19840316

- T La présente invention concerne un dispositif- d'entraînement d'hélices pour bateaux, comprenant deux arbres d'hélice coaxiaux entraînés en rotation en sens inverses, l'un par rapport à l'autre' dans un carter d'entraînement, chaque arbre d'hélice portant une hélice individuelle et le carter d'entraînement pouvant pivoter autour d'un axe de direction faisant un angle obtus avec les arbres d'hélice et comportant une plaque anti-cavitation située au-dessus des hélices. Lors de la conduite en ligne droite avec un bateau planant équipé d'un moteur intérieur et d'un dispositif d'entraînement extérieurou système intérieur- extérieur (inboard-outboard), le conducteur est soumis à certaines forces de la part du volant de direction, qui sont dues au fait que-le couple du moteur et le couple de réaction de l'eau sur l'hélice ont des composantes quip lorsque l'axe de direction est incli- né, tendent à faire tourner le dispositif d'entraînement en même temps que les forces dûes à l'écoulement sur le dispositif d'entraînement et sur l'hélice engendrent des forces transversales qui tendent éga- lement à faire tourner le dispositif d'entraînement autour de son axe de direction La somme des divers couples stexerçant sur la direction produit un couple résultant qui doit être compensé afin d'obtenir une direction neutre dans au moins une gamme de vitesses spécifique. Le couple de réaction de l'eau sur l'hélice est dirigé différemment selon que l'hélice tourne dans le sens horaire ou dans le sens inverse Ainsi, dans un dispositif d'entraînement à une seule hélice, le sens de rotation de l'hélice peut être choisi de façon que le couple de réaction compense le couple du moteur Le couple résultant sur la direction peut être compensé de manière connue à l'aide d'un-petit - 2 - aileron d'équilibrage placé derrière l'hélice, Dans les dispositifs d'entraînement à deux hélices tournant en sens inverse l'une de l'autre, il devient impossible d'engendrer un couple de réaction compensant le couple du moteur, car il existe en principe un équilibre de torsion entre les hélices, c'est-à-dire que les couples de réaction s'équilibrent sensiblement l'un l'autre De plus, dans les dispositifs d'entraînement à deux hélices dans lesquels l'hélice avant tourne dans le sens antihoraire, et l'hélice arrière dans le sens horaire (une combinaison avantageuse à certains égards), le couple sur la direction augmente sensiblement lorsque le dispositif est relevé Cette augmentation est plus prononcée que pour une hélice unique tournant dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre, du fait au'il n'apparaît pratiquement pas de cavitation dans le système à deux hélices. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d'entraînement d'hélice du type décrit en introduction, dans lequel les couples s'exerçant sur la direction, en dépit des conditions particulières décrites ci-dessus, puissent être effi- cacement réduits même si le dispositif d'entraînement est relevé en position déséquilibrée du bateau. Ce but est atteint selon l'invention en équipant la plaque anticavitation, sur son côté inférieur, d'un système d'équilibrage par aileron placé dans la région limite entre les deux hélices. Dans cette région, l'hélice avant "refoule" en même temps que l'hélice arrière "aspire", ce qui signifie qu'un champ de vitesses bien défini s'écoule en continu autour de l'aileron d'équilibrage quel que soit l'inclinaison du dispositif d'entraînement. Pour diverses raisons, par exemple pour -3- maintenir les forces exercées sur la direction sous contrôle pendant les virages serrés ou pour des angles d'assiette exceptionnellement élevés, il est souhaitable de conserver un espacement relativement faible entre les hélices, ce qui a cependant pour conséquence une limitation de la surface latérale dis- ponible pour le système d'aileron d'équilibrage Si l'aileron est très petit, il doit opérer avec des angles et des courbures importants, avec en conséquence des efforts élevés, ce qui le rend inefficace Dans un autre développement du dispositif d'entraînement selon l'invention, le système d'équilibrage par aileron estdonc constitué d'au moins deux ailerons ou ailettes parallèles Ceci permet d'obtenir une surface suffi- samment grande dans une région limitée, l'effet de vide dû à l'interaction des ailettes contribuant en même temps à augmenter l'efficacité globale. L'invention est décrite ci-dessous plus en détail sous la forme d'un exemple de réalisation représenté sur les dessins annexés, sur lesquels la Fig 1 est une vue de côté, partiellement en coupe, d'un dispositif d'entraînement à deux hélices selon l'invention; la Fig 2 est une vue de face des ailerons, d'équilibrage de la Fig 1, et la Fig 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la Fig 1. Le dispositif d'entraînement à hélices représenté sur la Fig 1 est un dispositif d'entraînement de type intérieur-extérieur agencé pour être monté sur le tableau arrière d'un bateau et relié à l'arbre extérieur d'un moteur (non représenté) Le dispositif d'entraînement comprend un carter 1 et comporte un mécanisme inverseur comprenant un arbre de sortie 2 portant un pignon cônique 3 en prise constante avec 4 G deux pignons ctniques 4 et 5 Le pignon 4 entraîhe un arbre d'hélice 6 et le pignon 5 entraîne un arbre d'hélice creux 7 monté coaxialement avec l'arbre 6. L'arbre 6 porte une hélice 8 et l'arbre 7 porte une hélice 9 Dans la forme de réalisation décrite, les arbres d'hélice tournent dans des sens opposés, le sens de rotation de l'arbre 2 étant choisi de manière que l'arbre 7 tourne dans le sens anti-horaire en l'observant de l'arrière. Le carter d'entraînement 1 peut pivoter autour d'un axe de direction inclinés qui, de façon conventionnelle, coupe le joint d'entraînement (non représenté) entre le moteur et l'entraînement Le montage du dispositif d'entraînement et du mécanisme de direction sont conventionnels, et ne seront pas décrits ici plus en détail L'inclinaison de l'axe de direction S, des dispositifs d'entraînement de ce type, dépend du fait qu'il doit couper le joint uni- versel entre le moteur et l'entraînement, et passer également relativement près du centre de poussée du carter immergé du dispositif d'entraînement L'angle que fait l'axe de direction S avec l'arbre d'entraîne- ment du moteur et avec l'axe de rotation des hélices détermine la grandeur des couples de direction agissant sur le dispositif d'entraînement et résultant du couple du moteur et du couple de réaction exercé par l'eau sur les hélices Des valeurs communes de cet angle sont de 102 à 105 Lorsque le dispositif d'entra Inement est relevé, l'angle avec l'arbre d'entraînement du moteur augmente, ce qui accroît le couple de direction exercé sur le dispositif d'en- traînement à partir du couple du moteur. Le carter d'entraînement est équipé de manière connue d'une plaque anticavitation 10 s'étendant vers l'arrière au-dessus des hélices La partie du carter d'entraînement située au-dessous de la plaque anti-cavitation constitue le carter immergé 11 du dispositif d'entraînement Pour équilibrer le couple résultant sur la direction qui s'exerce sur le dispositif d'entraînement et obtenir une direction sensiblement neutre dans au moins une certaine gamme de vitesse, la plaque anti-cavitation 11 comporte un dispositif d'ailerons d'équilibrage (globalement indi- qué par la flèche 12) qui, lors de l'écoulement de l'eau autour de lui, engendre une force transversale dirigée de manière à produire un couple de compensation de direction. Le dispositif d'ailerons d'équilibrage 12 comporte une plaque inférieure 13 sensiblement rectan- gulaire, présentant une surface courbe 14 dirigée vers le bas Un cylindre 15 présentant un orifice central fileté 16 s'étend vers le haut à partir de la surface supérieure de la plaque 13 Le cylindre 15 s'étend dans une ouverture de la plaque anti-cavitation 10 et est maintenu en place par une vis 17 La plaque inférieure 13 comporte deux ailerons ou ailettes 18 parallèles et verticales disposées dans la région comprise entre les deux hélices Comme le montre la Fig 3, les ailerons 18 sont assymétriques (en forme de profil d'aile) de manière à engendrer une face transversale (poussée) avec une résistance à l'écoulement minimale De plus le bord de fuite est convexe, afin de réduire le risque de cavitation sur l'aileron et de prévenir un glissement soudain lors d'un écoulement oblique Vu de côté, la forme des bords d'attaque et de fuite des ailettes suit sensi- blement le bord dé fuite de l'hélice avant et le bord d'attaque de l'hélice arrière, respectivement, comme le mongre la Fig 1 Des essais ont démontré que la distance entre les hélices 8, 9 et les bords des -6- ailerons 18 ne doit pas être inférieur à 10 mm. L'espacement entre les ailerons 18 est sensiblement inférieur à leur longueur et à leur hauteur, comme le montrent les Figures Dans le dispositif d'entraî- nement représenté sur la Fig 1, qui est conçu pour des moteurs diésel d'une puissance nominale d'environ à 300 Ch, et pour des vitesses supérieures à noeuds, une distance d'environ 25 mm entre les bouts des ailerons s'est avérée appropriée. L'invention a été décrite ci-dessus en référence à un dispositif d'entraînement de type intérieur-extérieur agencé pour être monté sur un tableau arrière, mais il s'applique bien entendu aussi aux dispositifs d'entraînement dans lesquels le carter d'entraînement est agencé pour être monté en s'étendant à travers une ouverture prévue dans le fond d'un bateau, entraînement dit "en S" - _ 7 - REVENDICATIONS - 1 Dispositif d'entraînement à hélices pour bateaux, comprenant deux arbres d'hélice ( 6,7) concentriques, entraînés en rotation dans un carter d'entraînement ( 1) en sens inverses l'un de l'autre, chaque arbre ( 6 ou 7) d'hélice supportant une hélice individuelle ( 8,9), le carter d'entraînement ( 1) pouvant pivoter autour d'un axe de direction (S) faisant un angle obtus avec les arbres d'hélice ( 6,7) t et comportant une plaque anti-cavitation ( 10) dis- posée au-dessus des hélices, caractérisé en ce que la plaque anticavitation ( 10) est équipée, sur sa face inférieure, d'un système d'équilibrage par ailerons ( 12) disposé dans la région limite entre les hélices ( 8,9). 2 Dispositif d'entraînement à hélices suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le système d'équilibrage ( 12) comporte au moins deux ailerons parallèles ( 18). 3 Dispositif d'entraînement à hélices selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ailerons ( 18) présentent en coupe transversale un profil assymétrique en forme d'aile. 4 Dispositif d'entraînement à hélices selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la distance entre les ailerons ( 18) est inférieure à leur hauteur.