Brevet FR2658781A1 — publié le 19910830

La présente invention concerne un système de propulsion pour navire, du type comprenant au moins une hélice logée à l'intérieur d'un tuyère en délimitant dans celle-ci un canal d'entrée et un canal de sortie situés respectivement de part et d'autre de l'hélice. D'une manière générale, le fait de loger une hélice de navire à I'intérieur d'une tuyère permet d'obtenir un meilleur écoulement du flux d'eau à l'arrière de l'hélice et d'augmenter ainsi la poussée résultante. Le but de l'invention est de perfectionner un tel système de propulsion pour en améliorer les performances par augmentation significative de la poussée engendrée par la rotation de l'hélice. A cet effet, l'invention propose un système de propulsion du type précité et qui se caractérise par la présence d'éléments redresseurs placés dans le canal de sortie de la tuyère, montés a la surface périphérique interne de la tuyère et s'étendant globalement radialement vers l'intérieur. D'une manière générale, le flux d'eau à l'arrière de l'hélice est animé d'un mouvement de rotation important qui n'est transformé qu'en partie seulement par le canal de sortie de la tuyère en un mouvement de translation qui vient s.'aJouter au flux d'eau à écoulement sensiblement laminaire directement produit par l'hélice. I1 en résulte une perte d'énergie cinétique qui ne participe pas à la création d'un effort de poussée supplémentaire susceptible d'augmenter le rendement de l'hélice. Selon l'invention, la présence des éléments redresseurs permet de pallier cet inconvénient en mettant à profit la présence de la tuyère pour en augmenter 1' efficacité. Selon une autre disposition de l'invention, les éléments redresseurs sont avantageusement régulièrement répartis autour de la surface périphérique interne de la tuyère, sont en général au moins au nombre de quatre, et s'étendent sur une hauteur égale à environ 20 % du rayon intérieur de la tuyère. Selon encore une autre disposition de l'invention, les éléments redresseurs sont venus directement de fonderie dans le cas de tuyères moulees ou sont rapportés par soudage dans le cas de tuyères fabriquées par chaudronnerie. Ainsi, selon un avantage de l'invention, il est possible d'accroître le rendement d'une hélice avec des gains de l'effort de poussée allant de 4 à 12 % environ, avec des moyens simples, peu couteux et faciles à mettre en oeuvre. D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple et dans lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'un système de propulsion conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue suivant la flèche II de la figure i et limitée à la tuyère, - et la figure 3 est une vue en coupe longitudinale partielle du système de propulsion. En se reportant aux différentes figures, le système de propulsion i comprend une hélice 2 logée à l'intérieur d'une tuyère 3. L'hélice 2 partage le conduit intérieur de la tuyère 3 en un canal d'entrée 3a Centrée du flux d'eau) et en un canal de sortie 3b sortie du flux d'eau ). Dans l'exemple considéré ici, l'hélice 2 comprend trois pales 2a, 2b et 2c régulièrement réparties autour d'un moyeu 4 solidaire en rotation de l'arbre de transmission 5 entraîne par le groupe de propulsion du navire (non représenté). L'arbre de transmission 5 est ici décomposé en deux arbres 5a et 5b perpendiculaires l'un à l'autre et accouplés par deux pignons coniques a et db formant renvoi d'angle à 90 . L'arbre de transmission 5 est logé dans un carter 7 qui, d'un côté fait saillie à l'intérieur du canal d'entrée 3a de la tuyère de manière à positionner l'hélice 2 dans la partie centrale de la tuyère 3 et, de l'autre côté, supporte la tuyère 3, comme indiqué en 7a, et est fixé à la coque 8 du navire (figure 3). Selon l'invention, il est prévu des éléments redresseurs 10 situés dans le canal de sortie 3b de la tuyère 3. Dans l'exemple considéré ici, les éléments redresseurs 10 sont au nombre de quatre régulièrement répartis autour de la surface périphérique interne de la tuyère 3. Chaque élément redresseur 10 tel une ailette s'étend globalement sur une longueur voisine de celle du canal de sortie 3b de la tuyère 3, et sur une hauteur h correspondant à environ 20 % du rayon intérieur de la tuyère 3. Chaque élément redresseur 10 présente globalement une partie d'extrémité avant lova, côté adjacent de l'hélice 2, ayant un premier rayon de courbure, et une partie d'extrémité arrière lOb ayant un second rayon de courbure, plus grand que le premier, pour se terminer sensiblement parallèlement à l'axe A de la tuyère 3. En considérant que l'avance du navire se fait dans la direction indiquée par la flèche F sur la figure 3, ce qui correspond à un sens de rotation donné de l'hélice 2, les éléments redresseurs sont montés de manière à ce que le flux d'eau, vers les extrémités des pales et a l'arrière de l'hélice 2, ait une direction d'écoulement sensiblement tangentielle à la partie d'extrémité lOa de chaque élément redresseur 10, de manière à ramener la direction de l'écoulement de ce flux sensiblement parallèlement à l'axe A de la tuyère 3 et augmenter ainsi l'effort de poussée engendré par l'hélice 2. Du fait que les éléments redresseurs 10 ne s'étendent que sur une hauteur limitée, la partie centrale du canal de sortie 3b est suffisamment dégagée pour faciliter l'évacuation de corps étrangers pénétrant à l'intérieur de la tuyère 3. En outre, chaque élément redresseur 10 présente avantageusement une arête d' entrée inclinée de façon à éviter l'accrochage de corps étrangers éventuels. D'une manière générale, le nombre des éléments redresseurs utilisés dépend de l'importance de la tuyère, du nombre de pales de l'hélice et de la direction du vecteur vitesse en sortie des pales de l'hélice. Différents essais ont montré que ce nombre peut être compris entre 4 et 11 pour obtenir un gain de poussée substantiel pouvant atteindre 12 X . En outre, le profil hydro- dynamique des éléments redresseurs est défini en fonction des vitesses d'écoulement, du calage et des efforts å supporter. Autrement dit, le nombre et le profil des éléments redresseurs doivent être étudiés en même temps que l'étude de l'hélice et du profil de la tuyere, de manière à tenir compte des différentes interactions hél ice-tuyère-redresseurs. Les éléments redresseurs 10 peuvent venir directement de fonderie dans le cas de tuyères moulées ou peuvent être rapportes par soudage lorsque les tuyères sont fabriquées par chaudronnerie. Des modifications peuvent être apportées au système de propulsion tel que décrit précédemment sans sortir du cadre de l'invention. En particulier} le système de propulsion peut être relié au navire de manière articulée pour prendre des orientations différentes, et les pales de l'hélice peuvent elles-memes être orientables. En outre, l'arbre de transmission 5b peut éventuellement traverser la paroi de la tuyère 3 au lieu de passer à l'extérieur de celle-ci. Enfin, plusieurs systèmes de propulsion peuvent être montés sur un même navires ce navire pouvant être un remorqueur, un pousseur, un chalutier, ..., et de manière générale un navire dont les hélices sont moyennement et fortement chargées. REVENDICATIONS 1.- Système de propulsion pour navire, du type comprenant au moins une hélice logée a l'intérieur d'une tuyère en délimitant dans celle-ci un canal d'entrée et un canal de sortie situés respectivement de part et d'autre de l'hélice, caractérisé en ce que des éléments redresseurs (10) sont placés dans le canal de sortie (3b) de la tuyère 2.- Système de propulsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élement redresseur (10) s' étend sur une hauteur correspondant sensiblement à 20 % du rayon de la tuyère 3.- Systeme de propulsion selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que chaque élément redresseur (10) s'étend sur une longueur voisine de celle du canal de sortie (3b) de la tuyère C3). 4.- Système de propulsion selon l'une quelconque des revendications précedentes, caractérisé en ce que les éléments redresseurs' (10) sont au moins au nombre de quatre. 5.- Systeme de propulsion selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque élément redresseur (10) présente globalement une partie d'extrémité avant (10a), côté adjacent de l'hélice (2), ayant un premier rayon de courbure, et une partie d'extrémité arrière (lOb) ayant un second rayon de courbure, plus grand que le premier, pour se terminer sensiblement parallèlement à l'axe (A) de la tuyère C3). 6.- Système de propulsion selon la revendication 5, caractérisé en ce que les éléments redresseurs (10) sont montes de manière a ce que le flux d'eau, vers les extrémités des pales et à l'arrière de l'hélice (2), ait une direction d'coulement sensiblement tangentielle à la partie d'extrémité (iota) de chaque élément redresseur (10) .