Brevet FR2746362A1 — publié le 19970926

L'invention concerne un dispositif de guidage d'écoulement pour des objets flottants qui est relié à une coque de l'objet flottant et qui introduit en fonction de l'écoulement des forces hydrodynamiques dans la coque et qui comporte un corps d'écoulement principal qui est plus émoussé au voisinage d'un tête d'écoulement qu'au voisinage d'une extrémité de fuite. De tels dispositifs pour le guidage d'écoulement sont réalisés par exemple dans des navires comme plans fixes des stabilisateurs ou comme safrans de gouvernails. Les dispositifs sont connus sous un grand nombre de formes de réalisation et ont fait leurs preuves depuis de nombreuses années. Cependant, toutes les exigences ne sont pas encore remplies qui peuvent être formulées à propos d'une introduction de forces d'écoulement hydrodynamiques élevées dans l'objet flottant. La présente invention a donc pour objet la construction d'un dispositif du type indiqué au début de façon à obtenir une amélioration supplémentaire des caractéristiques hydrodynamiques. Cet objet est atteint selon l'invention en ce qu'il est disposé, dans la direction d'écoulement derrière l'extrémité de fuite d'écoulement, un corps secondaire qui est pourvu d'un évidement de passage traversant et qui est guidé de manière réglable relativement à un axe de rotation s'étendant transversalement à la direction d'écoulement. Un tel corps secondaire peut être disposé à la fois au voisinage de corps d'écoulement principaux réglable ou au voisinage de corps d'écoulement principaux fixes qui présentent un profil d'écoulement. En combinant le corps d'écoulement principal avec le corps secondaire, on met à disposition un dispositif hydrodynamique extrêmement efficace qui est d'une construction simple. Notamment le corps secondaire peut être logé d'une manière simple au corps d'écoulement principal ce qui permet d'obtenir un mode de réalisation compact. Par un agencement relatif correspondant 2 2746362 des composants les uns par rapport aux autres, on peut obtenir un effet de flottabilité élevé. Une production de forces symétrique relativement & l'axe de rotation est soutenue par le fait qu'un contour en section transversale du corps secondaire est délimité d'une manière essentiellement circulaire. En principe, on peut cependant également utiliser des contours en section transversale généralement arrondis ou des contours en section transversale formés par deux volets d'écoulement. Une fabrication rentable est encouragée en ce que l'évidement de passage traversant est disposé en tant que fente longitudinale à l'intérieur du corps secondaire. On peut obtenir une plus grande rigidité du fait que la fente longitudinale est divisée en des segments de fente. Pour mettre à disposition des conditions d'écoulement définies et reproductibles, il est proposé qu'un dispositif de positionnement du corps secondaire soit accouplé à un dispositif de positionnement du corps d'écoulement principal. Une construction préférée de l'accouplement a lieu en ce que l'accouplement du corps secondaire avec le corps d'écoulement principal est réalisé de façon que lors d'un pivotement du corps d'écoulement principal autour d'un axe de rotation principal, on réalise un pivotement du corps secondaire autour de l'axe de rotation en un rapport de 1:1,5. D'une manière générale, de plus grands rapports de transmission peuvent également être réalisés. L'introduction des forces peut être rendue encore plus régulière par le fait que l'évidement de passage traversant est disposé essentiellement au milieu à l'intérieur du contour en section transversale. En vue de l'adaptation à des exigences hydrodynamiques typiques, on propose que le corps d'écoulement principal et le corps secondaire aient des directions de rotation essentiellement dans le même sens. Un mode de réalisation avantageux du point de vue du prix, qui a une grande stabilité est obtenu du fait que le 3 2746362 corps secondaire est réalisé sous forme de tube fendu en acier. Une réalisation robuste de l'accouplement peut avoir lieu en ce que l'accouplement du corps d'écoulement principal avec le corps secondaire est réalisé par au moins un mécanisme de transmission. On peut utiliser par exemple un mécanisme bielle-manivelle. Une application typique consiste à prévoir un accouplement linéaire des angles de rotation du corps secondaire et du corps d'écoulement principal. Dans des applications particulières, il est également possible de prévoir un accouplement non linéaire des angles de rotation du corps secondaire et du corps d'écoulement principal. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre fait en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant des modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'un agencement d'un corps secondaire disposé au voisinage du corps d'écoulement principal et qui a été tourné relativement à la direction d'écoulement, - la figure 2 est une représentation du dispositif selon la figure 1 dans un état initial, - la figure 3 est une représentation du dispositif selon la figure 1 o l'angle de pivotement est opposé, - la figure 4 est une vue de dessus du dispositif, - la figure 5 est une vue du dispositif sur la figure 4 en regardant suivant V, - la figure 6 est une vue en section transversale suivant la ligne de coupe VI-VI sur la figure 4, - la figure 7 est une vue en section transversale du corps secondaire suivant la ligne de coupe VII-VII sur la figure 5, 4 2746362 - la figure 8 est une vue en section transversale d'un dispositif qui est pourvu relativement à la direction d'écoulement d'un corps d'écoulement principal non symétrique, - la figure 9 représente un mode de réalisation o le corps secondaire présente un évidement de passage traversant s'élargissant dans la direction d'écoulement, - la figure 10 représente un mode de réalisation o le corps d'écoulement principal et le corps secondaire se recouvrent par zones, - la figure 11 représente un mode de réalisation o le corps secondaire est pourvu de deux volets d'écoulement plats et - la figure 12 représente un mode de réalisation o l'ouverture de passage traversant du corps secondaire est élargie, et o, en vue d'une plus grande rigidité, des baguettes d'appui sont disposés à l'intérieur de l'ouverture de passage traversant. Il est disposé sur la figure 1 au voisinage d'un corps d'écoulement principal 1 un corps secondaire 2. Le corps d'écoulement principal 1 présente une tête d'attaque 3 qui est plus émoussée qu'une extrémité de fuite 4. Depuis la tête d'attaque 3 en direction vers l'extrémité de fuite 4 s'étend une direction d'écoulement 5, qui reproduit l'orientation d'un flux principal au voisinage du corps d'écoulement principal 1. Sur le corps d'écoulement principal 1 agit un flux d'attaque 6 par rapport auquel le corps d'écoulement principal 1 présente un angle d'incidence 7 dans le mode de réalisation de la figure 1. Du fait de l'angle d'incidence 7, le flux d'attaque 6 est dévié au voisinage du corps d'écoulement principal 1 dans la direction d'écoulement 5. Le corps secondaire 2 présente dans le mode de réalisation selon la figure 1 un contour arrondi en section transversale 8 et est pourvu d'un évidement de passage traversant 9. Le corps secondaire 2 peut pivoter autour d'un axe de rotation 10 et présente relativement à la direction d'écoulement 5 un angle de réglage 11. Il est envisagé 2746362 notamment d'accoupler le corps secondaire 2 par un mécanisme de transmission de telle manière au corps d'écoulement principal 1 qu'un angle d'incidence défini 7 entraîne automatiquement un angle de réglage prédéfini. Dans le mode de réalisation selon la figure 1, l'évidement de passage traversant 9 est disposé symétriquement dans le corps secondaire 2. On obtient ainsi une introduction appropriée des forces au voisinage d'un logement du corps secondaire 2. La figure 2 représente un agencement du dispositif selon la figure 1 o la direction d'écoulement 5 s'étend en direction du flux d'attaque 6. L'évidement de passage traversant 9 est également orienté avec un axe de passage traversant 12 dans la direction d'écoulement 5. La figure 3 représente l'agencement du dispositif selon la figure 1 dans le cas d'un angle d'incidence opposé 7 et d'une orientation correspondante du corps secondaire 2. Il est représenté à la fois sur la figure 1 et sur la figure 3 la direction des forces hydrodynamiques 13 obtenue. La combinaison du corps d'écoulement principal 1 et du corps secondaire 2 permet de mettre à disposition par exemple un plan fixe de stabilisateur ou un plan amortisseur de roulis pour des navires. Le corps secondaire 2 peut être fabriqué par exemple en un tube d'acier qui présente une fente longitudinale. La fente longitudinale est disposée de manière symétrique pour obtenir une délimitation par deux segments de cercle symétriques. Pour accoupler le corps secondaire 2 et le corps d'écoulement principal 1, on peut utiliser par exemple un mécanisme bielle-manivelle. Le rapport de déplacement lors de l'accouplement du corps d'écoulement principal 1 et du corps secondaire 2 peut être prédéterminé par le mécanisme de transmission. Comme rapport de réglage, il s'est avéré qu'une valeur d'environ 1,5 était avantageuse, pour le quotien obtenu par l'angle d'incidence 7 et l'angle de réglage 11. De manière appropriée, la valeur devrait se situer dans la plage comprise entre 1,2 et 1,8. 6 2746362 Lors d'une rotation du corps d'écoulement principal 1 autour de son axe de rotation principal 14 et du corps secondaire 2 autour de l'axe de rotation 10 il se produit une rotation dans le même sens de telle sorte qu'une ouverture d'afflux 15 du corps secondaire 2 soit orientée toujours dans la zone de la surface 16 du corps d'écoulement principal qui, par suite de la rotation du corps d'écoulement principal, est éloigné du flux d'attaque 6. Dans l'exemple représenté, l'angle d'incidence 7 est environ de 20 et l'angle de réglage 11 est de 30 . La fonction du dispositif résulte essentiellement du fait que lors d'un réglage du corps d'écoulement principal 1, un segment 17 du corps secondaire 2 représenté sur la figure 3, lorsque l'angle de réglage 11 augmente, produit l'effet d'un volet se réglant de plus en plus fortement relativement au flux. Il en résulte une hypersustentation par effet de volet. Lorsque l'angle de réglage 11 augmente, l'évidement de passage traversant 9 subit également une rotation dans la direction de sustentation plus fortement vers la surface 16 du corps d'écoulement principal 1. De ce fait, l'eau est évacuée de la zone tourbillonnaire au voisinage de l'extrémité de fuite 4, et la zone de dépression est augmentée à la surface 16 agissant ici comme côté supérieur de profil. Un segment 18 du corps secondaire 2 disposé de façon correspondante au segment 17 remplit, au fur et à mesure que l'angle de réglage 11 augmente, la fonction d'un profil de queue amorti avec une part de sustentation additionnelle. L'agencement symétrique des segments 17, 18 relativement à l'évidement de passage traversant 19 présente de plus l'avantage que lors d'une rotation pendant le mouvement de réglage, il suffit d'exercer un faible couple de rotation car des forces d'écoulement attaquant à l'extérieur de l'axe de rotation 10 n'interviennent pas. La figure 4 représente en une vue de dessus une possibilité pour loger le corps secondaire 2 au voisinage du corps principal 1. Deux baguettes d'appui 19 et un bras de 7 2746362 support 20 sont prévus au voisinage duquel a également lieu l'accouplement du mécanisme de transmission. La figure 5 représente un mode de réalisation o l'évidement de passage traversant 9 est réalisé par des segments à fente 21. Il est prévu entre les segments à fente 21 respectivement une baguette d'appui 22 qui relie les segments 17, 19 les uns aux autres pour les rendre plus rigides. Sur la figure 5, on voit également que les baguettes d'appui 19 sont reliées au voisinage d'anneaux de retenue 23 au corps secondaire 2. En vue d'une faible résistance à l'écoulement, les baguettes d'appui 22 passent suivant un arrondi dans les flancs des segments 17, 18. La figure 6 et la figure 7 représentent des vues en section transversale pour une illustration supplémentaire. On voit sur la figure 8 qu'il est possible d'utiliser des corps d'écoulement principaux 1 qui ne sont pas symétriques relativement à la direction d'écoulement 5. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 9, l'évidement de passage traversant 9 a une configuration qui s'élargit en partant de l'extrémité de fuite 4 du corps d'écoulement principal 1. Il est notamment envisagé de ne pas prévoir d'élargissement continu de la section transversale mais de réaliser une augmentation progressive de la section transversale au fur et à mesure qu'augmente l'écart relativement à l'extrémité de fuite 4. En partant de l'extrémité de fuite 4, on obtient ainsi des surfaces de délimitation courbées des segments 17, 18 au voisinage de leur délimitation orientée vers l'évidement de passage traversant 9. La figure 10 représente une autre variante o l'extrémité de fuite 4 du corps d'écoulement principal 1 fait saillie dans l'évidement de passage traversant 9 du corps secondaire 2. En fonction des dimensions du recouvrement mutuel, il peut en résulter certes une diminution de l'angle de réglage 11 réalisable, cependant on obtient un guidage d'écoulement encore meilleur. 8 2746362 Dans le mode de réalisation selon la figure 11, les segments 17, 18 du corps secondaire 2 sont réalisés en forme de volet. On obtient ainsi un volet double qui, lors d'un logement séparé correspondant de rotation, entraîne une diminution des couples produits. Notamment, il est également possible de courber les segments 17, 18 et de les réaliser en pointe au voisinage de leurs extrémités afin d'obtenir un guidage d'écoulement encore meilleur. La réalisation des segments 17, 18 à la manière d'un volet, représentée sur la figure 11, fait que le volet inférieur désigné par segment 17 produit une déviation du flux avec un écoulement lisse. Cela entraîne une augmentation de la circulation et un agrandissement de l'angle d'incidence induit au segment 17. Le segment 18 réalisé comme volet supérieur sur la figure 11 accélère le flux côté aspiration au corps d'écoulement principal 1 et diminue ainsi le risque de désolidarisation. Cela favorise une répartition de la dépression. Dans l'ensemble, cela entraîne une amélioration de l'écoulement autour du corps d'écoulement principal 1 et une diminution des tourbillons et, respectivement des espaces morts au voisinage de celui-ci. Cela permet d'éviter ou au moins de diminuer les excitations de vibration. Sur la figure 12, des baguettes d'appui 19 sont disposées au voisinage de l'évidement de passage traversant 9 pour stabiliser les segments 17, 18 les uns par rapport aux autres. Dans la direction transversale, les baguettes d'appui 19, comme dans le mode de réalisation de la figure 5, ont un écart suffisant pour ne pas gêner un passage traversant. 9 2746362 REVENDICATIONS 1. Dispositif de guidage d'écoulement pour des objets flottants qui est relié à une coque de l'objet flottant et qui introduit en fonction de l'écoulement des forces hydrodynamiques dans la coque et qui présente un corps d'écoulement principal qui, au voisinage d'une tête d'attaque, est plus émoussé qu'au voisinage d'une extrémité de fuite, caractérisé en ce qu'il est disposé dans la direction d'écoulement (5) derrière l'extrémité de fuite (4) un corps secondaire (2) qui est pourvu d'un évidement de passage traversant (9) et qui est guidé de façon réglable relativement à un axe de rotation (10) s'étendant transversalement à la direction d'écoulement (5). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour en section transversale (8) est délimité essentiellement d'une manière circulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'évidement de passage traversant (9) est disposé sous forme de fente longitudinale à l'intérieur du corps secondaire (2). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la fente longitudinale est divisée en segments à fente (21). 5. Dispositif selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce qu'un dispositif de positionnement du corps secondaire (2) est accouplé à un dispositif de positionnement du corps d'écoulement principal (1). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'accouplement du corps secondaire (2) avec le corps d'écoulement principal (1) est réalisé de façon que lors d'un pivotement du corps d'écoulement principal (1) autour d'un axe de rotation principal (14), un pivotement du corps secondaire (2) autour de l'axe de rotation (10) est réalisé suivant un rapport de 1:1,5. 2746362 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'évidement de passage traversant (9) est disposé essentiellement au milieu à l'intérieur du contour de section transversale (8). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le corps d'écoulement principal (1) et le corps secondaire (2) ont essentiellement des directions de rotation allant dans le même sens. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le corps secondaire (2) est réalisé sous forme de tube en acier à fente. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'accouplement du corps d'écoulement principal (1) avec le corps secondaire (2) est réalisé par au moins un mécanisme de transmission. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il est prévu un accouplement linéaire des angles de rotation du corps secondaire (2) et du corps d'écoulement principal (1). 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il est prévu un accouplement non linéaire des angles de rotation du corps secondaire (2) et du corps d'écoulement principal (1). 13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que l'évidement de passage traversant (9) du corps secondaire (2) s'élargit dans une direction éloignée du corps d'écoulement principal (1). 14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les segments (17, 18) qui délimitent l'évidement de passage traversant (9) sont réalisés à la manière de volets.