Brevet FR2667151A1 — publié le 19920327

La présente invention est relative aux tunnels hydrodynamiques destinés aux essais des hélices de navire, dans lesquels on essaie de reproduire au mieux les conditions réelles auxquelles sont soumises les hélices en fonctionnement sur les navires. On sait que dans les conditions réelles d'emploi une hélice est soumise au sillage du navire qu'elle propulse. Il faut donc reproduire dans le tunnel d'essai ce sillage d'une manière aussi exacte que possible, le sillage dépendant, entre autres, du navire lui-même et de la vitesse de celui-ci. Dans la technique actuelle, on dispose à l'intérieur du tunnel, dans la veine liquide en mouvement qui le traverse, un ou plusieurs grillages qui ralentissent localement l'écoulement de cette veine. Pour reproduire fidèlement le sillage auquel est effectivement soumise l'hélice, en essai, au cours de son utilisation pour propulser un navire, il est nécessaire de régler expérimentalement le ou les grillages, ce qui prend beaucoup de temps, à savoir typiquement une semaine pour l'essai d'une hélice. L'essai est donc long et coûteux suivant la technique actuelle. En outre la qualité de l'écoulement modifié par les grillages de cette technique n'est pas très bonne, le taux de turbulence dans cet écoulement modifié étant en général très élevé. La présente invention vise à pallier les inconvénients précités de la technique antérieure en proposant un dispositif de simulation du sillage de navire, pour tunnel hydrodynamique d'essai des hélices de navire, qui est simple à réaliser, qui ne nécessite pas de vérification longue et coûteuse, étant donné que ses paramètres de construction sont obtenus par calcul, et qui permet d'obtenir un écoulement à faible taux de turbulence. Un dispositif selon l'invention comporte un faisceau de canaux ou tubes allongés, contigus et parallèles, de section triangulaire équilatérale, hexagonale ou de préférence rectangulaire, notamment carrée, la perte de charge engendrée dans chaque canal, dans une position relative donnée par rapport aux autres canaux du faisceau, étant déterminée par construction à partir d'un calcul effectué pour que le flux élémentaire sortant par ce canal ait la vitesse qui correspond à celle de la portion de sillage, à simuler, dans cette zone particulière, la sortie du faisceau de canaux contigus et parallèles reproduisant de ce fait l'ensemble du sillage à simuler. Le faisceau de canaux contigus et parallèles peut occuper la totalité ou seulement une partie, en section, de la partie du tunnel hydrodynamique, en amont de l'hélice en essai. La valeur désirée calculée de la perte de charge dans chaque canal peut être obtenue en agissant sur l'un ou plusieurs des facteurs suivants: - longueur, section et/ou état de surface du canal, - dimension, forme, position et/ou état de surface d'au moins une pièce disposée dans le canal pour former obstacle à l'écoulement. L'invention sera maintenant décrite plus en détail avec référence aux dessins annexés sur lesquels: La Figure l illustre, schématiquement et en coupe, un tunnel hydrodynamique, avec, en position, un dispositif selon l'invention. Les Figures 2 et 3 représentent, vu de face, un dispositif selon l'invention à faisceau de canaux contigus, générateur de sillage, occupant respectivement toute la section ou seulement la partie centrale de la section de la veine fluide du tunnel; Les Figures 4 et 5 sont deux vues, en coupe, de deux modes de réalisation faisant intervenir la variation de l'état de surface et la variation de longueur, respectivement, des différents canaux contigus en fonction de leur position. La Figure 6 est une vue, de face, d'un troisième mode de réalisation faisant intervenir la variation de section des canaux en fonction de leur position. La Figure 7 représente en perspective deux canaux contigus, dont l'un comporte un obstacle en forme de coin à l'entrée et l'autre un tel obstacle en sortie; La Figures 8, enfin, illustre schématiquement, en section longitudinale, un canal avec un obstacle en forme de coin, suivi de moyens (constitués par un grillage) de régulation de la turbulence de la veine liquide en aval du coin et donc en sortie du canal. Référence étant tout d'abord faite à la Figure 1, on voit qu'un dispositif 1 selon l'invention à faisceau 2 de canaux contigus 2a est disposé dans la partie utile Tu d'un tunnel hydrodynamique T en amont de l'hélice 3, en essai, portée par une maquette de navire 4 et entraînée en rotation par un moteur 5, le sens d'écoulement du flux liquide étant indiqué par la flèche F. Le faisceau 2 de canaux contigus 2a du dispositif 1 est illustré, vu de face, sur les Figures 2 et 3. Dans le cas de la Figure 2, le faisceau 2 des canaux 2a formant le sillage simulé occupe la totalité de la section de la veine liquide dans la partie utile Tu du tunnel T, tandis que sur la Figure 4 ce faisceau 2 de canaux 2a n'occupe, dans la partie utile Tu du tunnel T, que la partie centrale de la veine, un ensemble de canaux 6 à mailles plus larges occupant la périphérie. Sur ces deux figures 2 et 3, on a considéré un tunnel T dont la portion utile Tu a une section carrée, les canaux 2a ayant également une section carrée. Pour obtenir la simulation désirée du sillage du navire au niveau de l'hélice 3 (Figure 1), on agit, conformément à l'invention, sur la perte de charge du fluide qui traverse chaque canal 2a de manière à avoir en sortie 2b du canal la vitesse du fluide correspondant à la vitesse locale correspondante du sillage réel, la perte de charge pour chaque canal ayant pour effet de réduire la vitesse de sortie du fluide hors de ce canal par rapport à la vitesse du fluide entrant dans ce canal dans le sens de la flèche F et qui est sensiblement la même pour tous les canaux. La vitesse de sortie et donc la perte de charge pour chaque canal 2a, en fonction de la position de celui-ci dans le faisceau 2, sont calculées par un micro-processeur,ou un mini-ordinateur ou un ordinateur, éventuellement à partir de mesures faites sur un sillage réel. Il suffit alors de réaliser chaque canal 2a pour qu'il produise la perte de charge désirée afin d'obtenir en sortie du faisceau 2 la reproduction fidèle de sillage à simuler. Il y a plusieurs moyens pour établir la perte de charge désirée en agissant sur: - la longueur, la section et/ou l'état de surface du canal, - la dimension, la forme, la position et/ou l'état de surface d'un ou plusieurs obstacles disposés dans le canal. Les Figures 4 à 7 illustrent comment on peut régler la perte de charge dans un canal. La Figure 4 illustre l'augmentation de la perte de charge dans certains canaux 2a du faisceau 2 au moyen de protubérances ou rugosités de surface 7 prévues sur la surface interne de ces canaux, ces protubérances ou rugosités étant plus ou moins importantes. Sur la Figure 5, on a illustré un dispositif 1 selon l'invention avec des canaux 2a, du faisceau 2, de longueurs différentes, la perte de charge augmentant avec la longueur du canal. La Figure 6 illustre un dispositif 1 dans lequel les canaux 2a du faisceau 2 ont des sections rectangulaires ou carrées différentes, la perte de charge diminuant lorsque la section augmente. Bien entendu, il est possible de combiner des longueurs, des sections et des états de surface, ou seulement deux de ces paramètres, différents ( dans un même faisceau 2) des canaux 2a. Les Figures 7 et 8 illustrent la mise en oeuvre d'obstacles, notamment en forme de coins 8, dans des canaux 2a d'un ensemble. Sur la Figure 7 on a représenté deux canaux 2a disposes l'un au-dessus de l'autre, avec un obstacle 8 en forme de coin dans chacun des deux canaux. Dans le canal supérieur l'obstacle cunéiforme 8 est disposé à l'entrée du canal, tandis que dans le canal inférieur l'obstacle cunéiforme 8 est disposé à la sortie du canal. Chaque obstacle 8 introduit une perte de charge, fonction de la dimension, de la forme, de la position et de l'état de surface de celui-ci. On peut ainsi jouer sur ces différents paramètres pour obtenir la perte de charge désirée; on peut éventuellement disposer plusieurs obstacles dans un même canal. Le ou les obstacles peuvent être placés à la partie inférieure (comme illustré sur la Figure 7), à la partie supérieure, sur un ou deux côtés du canal et même éventuellement être maintenus à distance des parois du canal. Le profil de l'obstacle est très important. En particulier si ce profil n'est pas hydrodynamique, l'obstacle peut produire des turbulences à son aval. Dans ce cas, il peut être intéressant de prévoir des moyens pour réduire ou même supprimer ces turbulences. Sur la Figure 8, on a illustré des moyens à cet effet. Dans le cas de la Figure 8, on a disposé un grillage 11 en aval de l'obstacle 8, ce grillage tranquilisant l'écoulement liquide derrière cet obstacle. On notera que sur les Figures 4, 5, 7 et 8, on a indiqué, comme sur la Figure 1, par une flèche F le sens du courant liquide. On notera également que l'on peut réaliser la perte de charge désirée, calculée, dans chaque canal en combinant si on le désire au moins un des paramètres variables concernant le canal proprement dit (longeur, section, état de surface) avec au moins un des paramètres variables concernant un ou plusieurs obstacles disposés dans le canal (dimension, profil, position, état de surface). Enfin, il est bien entendu que l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation particuliers décrits; elle est définie par les revendications ci-après dans lesquelles les nombres de références sont indiqués uniquement à titre de clarification, sans caractère limitatif. REVENDICATIONS 1. Dispositif de simulation de sillage de navire, pour tunnel hydrodynamique d'essai des hélices de navire, caractérisé en ce qu'il comporte un faisceau (2) de canaux ou tubes (2a) allongés, contigus et parallèles, la perte de charge engendrée dans chaque canal (2a), dans une position relative donnée par rapport aux autres canaux du faisceau (2), étant déterminée par construction à partir d'un calcul effectué pour que le flux élémentaire sortant (en 2b) par ce canal ait la vitesse qui correspond à celle de la partie de sillage, à simuler, dans cette zone particulière, la sortie du faisceau de canaux contigus et parallèles reproduisant de ce fait l'ensemble du sillage à simuler. 2. Dispositif de simulation de sillage de navire, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de canaux (2a) contigus et parallèles occupe la totalité, en section, de l'espace utile Tu du tunnel T. 3. Dispositif de simulation de sillage de navire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la valeur désirée calculée de la perte de charge dans un canal (2a) est obtenue en agissant sur au moins un des facteurs suivants: - longueur du canal, - section du canal, - état de surface du canal, - dimension d'au moins une pièce (8) disposée dans le canal et formant obstacle à l'écoulement, - forme d'au moins une pièce (8) disposée dans le canal et formant obstacle à l'écoulement, - position d'au moins une pièce (8) disposée dans le canal et formant obstacle à l'écoulement, - état de suface d'au moins une pièce (8) disposée dans le cana et formant obstacle à l'écoulement. 4. Dispositif de simulation de sillage de navire selon la revendication 3, comportant au moins une pièce (8) formant obstacle, caractérisé en ce qu'il comporte en outre, en aval de ladite au moins une pièce, des moyens de régulation de la turbulence éventuellement produite par ladite pièce. 5. Dispositif de simulation de sillage de navire selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de régulation de la turbulence sont constitués par un grillage (11) disposé en aval de ladite pièce (8). 6. Dispositif de simulation de sillage de navire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les canaux (2a) ont une section carrée.