Brevet FR2714018A1 — publié le 19950623

La présente invention est relative à un dispositif de propulsion de navire. Outre les dispositifs conventionnels de propulsion de navire utilisant des hélices ou des turbines, on connait déjà des dispositifs à réaction qui fonctionnent en expulsant un volume d'eau à travers une tuyère dans la direction opposée à celle selon laquelle on désire provoquer le déplacement du navire. De tels dispositifs à réaction comportent des pistons ou des soufflets qui sont généralement mus par des moteurs à explosion. Bien qu'énergiquement rentables, ces dispositifs ne donnent pas satisfaction en raison notamment de la brutalité de leur fonctionnement qui sollicite trop fortement les pièces mécaniques mises en jeu et engendre un déplacement par à-coups qui rend la navigation trop inconfortable. La présente invention vise à proposer un dispositif efficace de propulsion de navire qui évite ces inconvénients tout en étant d'une réalisation particulièrement simple et économique. La présente invention a pour objet un dispositif de propulsion de navire comportant une tuyère assujettie au navire, un organe de pulsation mobile dans cette tuyère et un moteur apte à déplacer ledit organe de pulsation dans ladite tuyère, l'organe de pulsation étant apte à prendre une position ouverte dans laquelle il peut repousser l'eau lorsqu'il est déplacé vers l'arrière de la tuyère et une position fermée dans laquelle il peut laisser l'eau s'écouler lorsqu'il est déplacé vers lavant de la tuyère, caractérisé par le fait que l'organe de pulsation en position ouverte occupe entre 25 et 99 %, et de préférence entre 60 et 90 %, de la section intérieure de la tuyère. De nombreuses expériences menées par l'inventeur ont révélé, de manière surprenante, que l'efficacité de la propulsion est considérablement améliorée dès lors que l'organe de pulsation en position ouverte n'obstrue pas totalement la section de passage de l'eau dans la tuyère mais laisse libre entre 1 et 75 % de cette section. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de pulsation est réalisé en un matériau élastique, de manière a amortir les mouvements alternatifs communiqués par le moteur. Dans le méme but, et selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comporte, entre le moteur et l'organe de pulsation, un organe élastique apte à accumuler l'énergie transmise par le moteur et à la restituer à l'organe de pulsation. Ainsi, le dispositif de propulsion selon ce mode de réalisation permet de déplacer un navire avec beaucoup de souplesse dans la mesure où l'organe élastique, dans un premier temps, réalise un amortissement qui compense au moins partiellement l'incompressibilité de l'eau et, dans un second temps, exerce une poussée sur l'organe de pulsation pendant toute la phase d'expulsion de l'eau. Dans une première variante de ce mode de réalisation, l'organe élastique servant à transmettre l'énergie peut être constitué par un ressort hélicoïdal, d'axe parallèle à la direction de déplacement de l'organe de pulsation, et dont la raideur est déterminée en fonction de paramètres tels que la dimension de l'organe de pulsation, la puissance et la gamme de régimes de fonctionnement du moteur. Dans une autre variante de ce mode de réalisation, l'organe élastique peut être constitué par un volume de fluide compressible, par exemple un volume d'air. Dans ce mode de réalisation, il est avantageux que le volume de fluide compressible soit réglable en fonction de la vitesse de déplacement du navire. En effet, lors du démarrage du navire, un faible amortissement suffit pour assurer la souplesse de fonctionnement du dispositif, mais, plus la vitesse de déplacement du navire est élevée, plus il est nécessaire de disposer d'un amortissement important. De manière équivalente, on peut prévoir un volume de fluide constant mais dont la pression est réglable au cours de l'utilisation du dispositif de propulsion. Dans un mode de réalisation préféré, le moteur est un moteur à explosions. Le dispositif de propulsion selon l'invention est en effet particulièrement adapté pour tirer le meilleur profit d'un tel moteur, du fait que le mouvement alternatif du piston du moteur peut être directement transmis à l'organe de pulsation qui est axialement mobile dans la tuyère. On évite ainsi de nombreuses pertes d'énergie par frottement qui dégradent le rendement des moteurs à explosions lorsqu'on veut en transformer le mouvement alternatif en un mouvement rotatif. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif de propulsion comporte deux tuyères munies chacune d'un organe de pulsation axialement mobile, chaque organe de pulsation étant mis en mouvement par le piston d'un cylindre d'un moteur à explosion à deux cylindres, ces pistons étant synchronisés pour fonctionner en opposition de phase. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence au dessin annexé dans lequel - les figures 1 à 3 sont des vues schématiques en coupe axiale d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention, et, - la figure 4 est une vue schématique en coupe d'un dispositif selon un second mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 à 3, on a représenté une tuyère 1 qui est destinée à être assujettie à la partie inférieure d'un bateau non représenté. La tuyère 1 peut faire partie intégrante de la coque du bateau ou être montée hors bord. Un moteur à explosion 2 a été schématiquement représenté à la partie avant de la tuyère 1. Ce moteur 2 comporte un cylindre 3 et un piston 4 axialement mobile dans le cylindre 3. De manière classique, le cylindre 3 sert de chambre de combustion pour un carburant qui est mis à feu par une bougie 5. La tige du piston 4 est solidaire à son autre extrémité d'un tube creux 6 à l'intérieur duquel un ressort hélicoïdal 7 est libre de se comprimer ou de se détendre axialement. L'extrémité du ressort hélicoïdal 7 située du côté du moteur 2 est soudée au fond 6a du tube 6 tandis que son extrémité opposée est solidaire d'une tige 8 qui est reliée à un organe de pulsation 9. Conformément à l'invention, l'organe de pulsation 9 est apte à prendre une position fermée, représentée sur la figure 1, dans laquelle il laisse l'eau s'écouler dans la tuyère 1 et une position ouverte, représentée à la figure 2, dans laquelle il obstrue environ 75 8 de la section de passage de la tuyère 1. Dans l'exemple illustré, l'organe de pulsation 9 comporte deux volets. Ces volets sont aptes à se positionner sensiblement parallèlement à la direction de passage de l'eau dans la tuyère 1, comme représenté à la figure 1, et à se positionner sensiblement perpendiculairement à la direction de passage de l'eau dans la tuyère 1, comme représenté à la figure 2. Les deux volets illustrés ici sont réalisés en un matériau élastique ce qui leur confère une certaine souplesse comme on peut le voir sur la figure 2. En variante, on pourrait prévoir un organe de pulsation constitué par plus de deux volets répartis symétriquement autour de l'axe de l'organe de pulsation, et aptes à se déployer en parapluie lorsque l'organe élastique est en position ouverte. Les figures l à 3 représentent les trois principales étapes d'un cycle de fonctionnement du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, la flèche 10 indique le sens de déplacement du navire. Dans l'étape représentée à la figure 1, les gaz de carburant sont comprimés dans le cylindre 3, le ressort hélicoïdal 7 est détendu et l'organe de pulsation 9 se trouve en position fermée. L'eau s'écoule librement dans la tuyère 1. Dans la position représentée à la figure 2, l'explosion qui s'est produite dans le cylindre 3 provoque le déplacement du piston 4 et du tube 6 vers l'arrière de la tuyère 1. Sous l'effet de la poussée du piston, l'organe de pulsation 9 s'ouvre et prend appui sur une colonne d'eau qui est expulsée vers l'arrière de la tuyère. Il faut noter que l'ouverture de l'organe de pulsation ne provoque pas l'obturation complète et étanche de la tuyère, mais que la section dudit organe de pulsation ouvert ne représente que 75 % de la section de la tuyère. Du fait de l'incompressibilité de l'eau, le ressort 7 se comprime en accumulant une partie de l'énergie fournie par le moteur. Pendant l'étape suivante, représentée à la figure 3, la colonne d'eau comprimée par l'organe de pulsation 9 continue de s'échapper de la tuyère sous l'effet de la poussée du ressort hélicoïdal 7 qui libère l'énergie accumulée lors de l'étape précédente. Un moyen de rappel, non représenté, permet de ramener le piston 4 dans sa position représentée à la figure 1. Sur la figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation de l'invention. Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte deux tuyères ll et 12 à l'intérieur desquelles des organes de pulsation 13 et 14 sont axialement mobiles comme décrit précédemment en référence aux figures 1 à 3. Les organes de pulsation 13 et 14 sont mus par un moteur à explosion 15 qui comporte deux cylindres 16 et 17 à l'intérieur desquels des pistons 18 et 19 axialement mobiles sont synchronisés en opposition de phase à l'aide d'un vilebrequin 20. Chaque piston 18, 19 est axialement solidaire, par l'intermédiaire d'une tige rectiligne 21, 22, d'un deuxième piston 23, 24 axialement mobile dans une deuxième chambre cylindrique 25, 26. Chaque deuxième chambre cylindrique 25, 26 communique avec un canal cylindrique 27, 28 à l'intérieur duquel un troisième piston 29, 30 est axialement coulissant. Chaque volume compris entre un deuxième piston 23, 24 et un troisième piston 29,30 renferme un fluide compressible tel que de l'air. Une réserve 31 d'air comprimé, fermée par une vanne 32, est raccordée aux deux canaux cylindriques 27, 28. Chaque volume d'air compris entre un deuxième piston 23, 24 et un troisième piston 29, 30 joue le râle d'un organe élastique qui permet d'accumuler l'énergie issue de l'explosion du carburant dans le cylindre 16, 17 et de la transmettre à l'organe de pulsation 13, 14. En agissant sur la vanne 32, on peut régler la pression de l'air compris dans chaque volume délimité par le canal 27,28 entre un second piston 23, 24 et un troisième piston 29, 30. Ainsi on peut modifier la raideur de l'organe élastique constitué par le volume d'air. Par ailleurs, une gaine en accordéon 33 protège la tige reliant les troisièmes pistons 29, 30 aux organes de pulsation 13, 14. Conformément à l'invention, chaque organe de pulsation 13, 14 n'obstrue en position ouverte que 70 % de la section de passage de l'eau dans la tuyère. Il est bien entendu que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de ltinvention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de propulsion de navire comportant une tuyère assujettie au navire, un organe de pulsation mobile dans cette tuyère et un moteur apte à déplacer ledit organe de pulsation dans ladite tuyère, l'organe de pulsation étant apte à prendre une position ouverte dans laquelle il peut repousser l'eau lorsqu'il est déplace vers l'arrière de la tuyère et une position fermée dans laquelle il peut laisser l'eau s'écouler lorsqu'il est déplacé vers lavant de la tuyère, caractérisé par le fait que l'organe de pulsation (9,13,14) en position ouverte occupe entre 25 et 99 % et de préférence entre 60 et 90 % de la section intérieure de la tuyère (1,11,12). 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe de pulsation (9;13,14) est réalisé en un matériau élastique. 3 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte, entre le moteur (2;15) et l'organe de pulsation (9;13,14), un organe élastique (7;23-32) apte à accumuler l'énergie transmise par le moteur (2,15) et à la restituer à l'organe de pulsation (9,13,14). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe élastique est constitué par un ressort hélicoïdal (7). 5 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'organe élastique est constitué par un volume de fluide compressible (23-32), par exemple un volume d'air. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le volume de fluide compressible est réglable. 7 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la pression du fluide compressible est réglable à l'aide d'une vanne (32). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte deux tuyères (11,12) munies chacune d'un organe de pulsation (13,14) axialement mobile, chaque organe de pulsation (13,14) étant mis en mouvement par le piston (18,19) d'un moteur à explosion (15) à deux cylindres (16,17), les pistons (18,19) étant synchronisés (20) pour fonctionner en opposition de phases. 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'organe de pulsation (9;13,14) comporte une pluralité de volets aptes à se positionner sensiblement parallèlement à la direction de passage de l'eau dans la tuyère lorsque l'organe de pulsation est en position ouverte et à se positionner sensiblement perpendiculairement à la direction de passage de l'eau dans la tuyère lorsque l'organe de pulsation est en position fermée.