Brevet FR2800806A1 — publié le 20010511

La présente invention concerne un propulseur dont la poussée est réglable en intensité et ce, en réversibilité totale. Ce dispositif enfermé dans une enceinte hermétique est entièrement indépendant du milieu extérieur. La propulsion interne c'est-à-dire à partir d'un système enfermé dans un espace clos est réputée impossible sous prétexte que toute action engendre une réaction équivalente en sens opposé ce fait que la résultante globale est nulle. Pourtant l'intérêt d'obtenir une propulsion à partir d'un système clos entièrement indépendant du milieu extérieur est immense. Ce type de propulsion deviendrait effectivement la propulsion universelle puisque exploitable en toutes circonstances pour tous types de véhicules, Pour obtenir un dispositif de propulsion interne, il faut soit réussir à créer un système balourd monodirectionnel continu et entretenu à volonté sans réaction opposée, soit créer un déséquilibre stable de pression entre les deux faces opposées de cloisons internes ou encore entre les parois avant et arrière , sur la totalité ou une partie de leur surface. Tout le monde connaît le principe d'Archimède. La propulsion naît du fait que la différence pression interne, plus le poids du corps est inférieure à la différence de pression externe exercée entre les faces externes, opposées verticalement bien sûr. La propulsion sera fonction de l'importance de cette différence laquelle est directement liée à la densité du milieu extérieur. Le dispositif de propulsion interne proposé est à l'inverse du principe d'Archimède. En effet c'est la différence de pression interne entre l'avant et l'arrière qui doit être supérieure à la différence pression extérieure, laquelle pouvant d'ailleurs être nulle comme c'est le cas dans le vide. II est à noter que le principe d'Archimède ne s'exerce que verticalement et est tributaire du milieu extérieur alors que le dispositif proposé génère une propulsion dans n'importe quelle direction et est indépendante du milieu extérieur. La centrifugation d'un fluide génère un système équilibré de forces ne produisant donc pas de réaction sur l'axe. En effet ces forces s'établissent dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor et opposent entre elles. Du fait de la rotation rapide du fluide et des surpressions produites par le rotor de centrifugation, la dynamique du système permet alors d'exploiter les différences de pression qui s'établissent entre les faces opposées de cloisons internes placées dans le flux ou entre les parois opposées. Selon conception du système on obtient alors une poussée parallèle ou perpendiculaire à l'axe de rotation. Le propulseur selon l'invention est conçu pour établir une différence de pression importante entre le compartiment avant et le compartiment arrière d'un système clos. Si la séparation les deux zones était une cloison statique les forces s'équilibreraient et la résultante serait nulle. C'est pourquoi cette séparation est constituée par un rotor(1) centrifuge symétrique, en rotation rapide dont pales se développent sur une profondeur importante et dans un plan parfaitement parallèle à l'axe(15) rotation de manière à ne générer aucune réaction sur celui-ci puisqu'il ne peut exister de composante longitudinale. Ce rotor est placé au centre d'un carter(6) cylindrique. Il est entraîné en rotation par un moteur(1 extérieur. En périphérie de ce rotor se trouve une couronne d'aubages(2) extracteurs non rotatifs améliorant l'efficacité de la centrifugation. Cette couronne d'aubages est séparée en deux parties symétriques une cloison annulaire(3) et s'ajuste exactement sur la périphérie du rotor(1) central. Cette couronne parfaitement cylindrique coulisse latéralement à l'intérieur du corps du carter en maintenant une étanchéité correcte entre les deux zones. Ce coulissement latéral est actionné par des vérins(7). Ainsi les molécules de fluide pénétrant entre les pales du rotor(1) par les faces latérales rotor sont instantanément centrifugées et expulsées en périphérie. Si la cloison(1) séparatrice couronne à aubages non rotatifs est placée au centre du système les deux zones restent équilibrées. Si la cloison coulisse d'un côté, le système se déséquilibre. En effet les molécules centrifugées ressortent toutes même côté de la cloison(1) c'est-à-dire dans le même compartiment qui monte en pression alors que l'autre se dépressurise. Les différences de surfaces soumises à cette différence de pression créent obligatoirement un déséquilibre des forces exercées sur la structure crée une poussée côté de la pression la plus haute et ce parallèlement à l'axe de rotatipn. Ainsi l'intensité de la poussée dans un sens ou dans l'autre pourra être pilotée par le simple coulissement cette couronne entourant rotor au milieu de laquelle se trouve la cloison(3) séparatrice annulaire. Selon modes particuliers de réalisation - la couronne périphérique peut bien sûr ne pas comporter d'aubages extracteurs(2) et etre constituée que de la cloison(3) séparatrice ou au contraire, comporter un deuxième étage de centrifugation. - si la réversibilité du sens de la poussée est sans intérêt, la couronne sera directement solidaire de la paroi. cylindrique carter(6) en position latérale fixe. - les aubages(2) non rotatifs pourront avoir de chaque côté de la cloison séparatrice largeur correspondant à la largeur totale du rotor de manière à l'entourer totalement meme en position de coulissement latéral maximum. - afin d'optimiser l'efficacité du dispositif, et d'exploiter au mieux le flux rapide de fluide centrifugé, des cloisons internes et autres déflecteurs pourront être installés dans chaque compartiment. - un d'expansion, une soupape de sécurité ou tout autre dispositif de régulation pression pourra être installé du fait de l'augmentation de pression engendrée par le brassage du fluide qui provoquera obligatoirement sa montée en température. - un système de refroidissement efficace du fluide fera partie des dispositifs auxiliaires. - Le fluide utilisé sera de préférence un gaz lourd sous pression plus facilement centrifugeable avec un maximum d'efficacité. - le moteur(17) d'entraînement en rotation du rotor de centrifugation est indépendant principe selon l'invention et pourra être selon les applications, un moteur thermique, moteur électrique, turbine, etc., Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une coupe du dispositif selon l'axe(15) de rotation du rotor central avec la couronne(2) excentrée à gauche provoquant une surpression à droite et une dépression gauche, donc générant une poussée du propulseur vers la droite. La figure est un schéma montrant la répartition des différences de pression, ainsi que leur résultante, fonction zones du dispositif tel que présenté en figure 1, La figure représente une coupe du dispositif perpendiculaire à la précédente et ce légèrement en avant en arrière de la cloison(3) séparatrice de manière à présenter les aubages(2) non rotatifs de la couronne ainsi que l'espace annulaire(9 périphérique. La figure représente une coupe partielle, selon la variante, montrant la cloison(3) de séparation position centrale d'équilibre, lorsque celle-ci est installée dans un espace(9) annulaire en périphérie du carter. La figure représente la même coupe avec la cloison(3) déportée à gauche, donc obturant les ohfices(1,6) de gauche et obligeant le fluide centrifugé bloqué entre les deux flasques(4) latéraux de support aubages fixes de s'évacuer dans le compartiment(14) de droite. référence à ces dessins, le propulseur selon l'invention comporte. un carter(6) cylindrique hermétique, clos de chaque côté par des flasques supportant en leur centre l'axe(15) de rotation du rotor(1) central. carter comporte deux compartiments(14) symétriques séparés par le rotor(1) central centrifugation et par une cloison(3) de séparation en couronne fixée sur un manchon(5) coulissant sur face interne cylindrique du carter(6). Le rotor central de centrifugation symétrique est constitué d'un moyeu(8) important sur lequel sont fixées pales centrifuges,de préférence courbes, plutôt que radiales droites, facilitant la centrifugation. Ces pales développent sur toute leur profondeur dans un plan parallèle à l'axe central de manière à garantir symétrie longitudinale et afin d'éviter toute composante réactive longitudinale malgré la profondeur importante des pales. La profondeur importante des pales, leur nombre important et la grande vitesse rotation sont les éléments qui permettent d'assurer et maintenir la différence de pression établie entre compartiment avant et arrière du propulseur. Autour de ce rotor se trouve la couronne(2) d'aubages non rotatifs. Ses pales sont inclinées en sens inverse de celles du rotor de manière à faciliter l'extraction flux et éviter l'influence de la pression du fluide en périphérie. Les aubages de cette couronne sont tenus par un flasque(4) en couronne de chaque côté et par la clos séparatrice(3) au centre. Ces flaques latéraux(4) en couronne sont fixés au manchon(5) de coulissement par des entretoises(11). En périphérie de cette couronne d'aubages, un espace annulaire(9) libre permet l'échappement, la rotation et l'écoulement latéral du flux centrifugé. Seules les entretoises(11) reliant les flasques(4) latéraux de maintien des aubages fixes au manchon cylindrique coulissant, traversent cet espace(9) en plus de la cloison(3) de séparation. La cloison séparatrice(3), perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, maintient les aubages(2) non rotatifs en leur centre, sur toute leur hauteur et se prolonge en s'épaississant jusqu'au manchon(5) de coulissement de manière à séparer totalement les deux compartiments(14). Le manchon de coulissement supporte donc la cloison séparatrice centrale et les entretoises(11) maintenant les flasques(4) latéraux des aubages fixes. Ce manchon est parfaitement ajusté au diamètre intérieur du carter cylindrique de manière à coulisser sans effort tout en évitant les fuites d'un compartiment à l'autre. Un dispositif de segments d'étanchéité peut facilement être installé entre le manchon et le carter. coulissement de ce manchon est actionné par un ensemble de vérins(7) assurant le pilotage précis en intensité et en direction du propulseur. Ces vérins devront pouvoir pousser tirer ce manchon rapidement depuis la poussée maximum dans un sens à la poussée maximum dans l'autre ou simplement le ramener à l'équilibre neutre en position centrale. ce manchon supporte la cloison séparatrice qui est soumise sur toute surface à la différence de pression. Le système a donc tendance à intensifier la poussée dans sens ou dans l'autre. ce fait pour faciliter l'action des vérins d'une part et par sécurité d'autre il est intéressant de prévoir un conduit(10) de réduction et d'équilibrage des pressions entre les deux compartiments. II sera installé de préférence à l'extérieur du carter(6) pour éviter Ides turbulences indésirables dans les compartiments. Ce conduit(10) sera obturé en son centre par une électrovanne(12) qui permettra de réduire finement ou de rééquilibrer instantanément et totalement les pressions établies entre deux compartiments. Cette vanne(12) pourra donc servir au pilotage précis de la poussée, principalement pour les propulseurs non réversibles ayant une cloison séparatrice non coulissante en position de poussée maximum dans un seul sens (hélicoptère). II est à noter que l'axe de rotation du rotor subit malgré tout, une poussée longitudinale. Cette poussée correspond à la surface du moyeu(8), multipliée par la différence de pression existant entre deux compartiments. ce fait la poussée efficace du propulseur suivant l'invention correspond à surface totale du rotor moins celle du moyeu central c'est-à-dire à la surface balayée par la rotation des pales du rotor de centrifugation. Selon une variante au présent dispositif la cloison(3) séparatrice deux compartiments(14) peut etre indépendante des aubages fixes. Ceux-ci ne sont alors maintenus par les deux flasques(4) latéraux en couronne qui s'étendent jusqu'au carter(6) et remplacent les entretoises(11). La largeur des aubages fixes correspondra alors exactement à la largeur des pales du rotor central(1). ce fait le fluide centrifugé est bloqué des deux côtés par ces deux flasques(4) latéraux et tourne dans l'espace annulaire(9) périphérique compris entre les aubages et le carter. Or, dans cette configuration, la paroi du carter située dans cette tranche est percée de deux rangées d'odfices(16) communicant avec un espace annulaire(9) entourant le carter sur cette partie centrale. C'est alors dans cet espace annulaire périphérique que coulisse la paroi de séparation. Elle est fixée entre deux bagues(13) de coulissement. Le coulissement latéral de la cloison fera que l'une des deux rangées d'orifices(16) sera obturée par la bague(13) et l'autre sera ouverte. La position centrale de la cloison laissera ouvertes les deux rangées d'offices(16) ce qui permettra l'équilibrage des pressions des deux compartiments et annulera la poussée. Le fluide centrifugé s'échappant par les orifices ouverts dans l'espace annulaire périphérique où coulisse la cloison ressortira par d'autres ohfices(16) ouvrant dans le compartiment correspondant. Ce système peut paraître plus simple à réaliser et plus robuste, toutefois, il est moins satisfaisant quant à l'écoulement régulier du fluide lequel risque s'échauffer d'avantage. A titre d'exemple non limitatif imaginons un rotor de 64 cm de diamètre et dont le moyeu(8) central aurait 20cm de diamètre pour une profondeur de 30 cm tournant à 10 OOOtrslmn voir beaucoup plus, mais attention au régime supersonique. La couronne d'aubages fixes aurait 7.5cm haut et l'espace périphérique(9) annulaire 8cm. Avec 5mm d'épaisseur pour le manchon(5) diamètre interne du carter aurait 64+ 7,5+ 8+ 0,5 = 80cm, la longueur intérieure du carter serait de OOcm ou 110cm maximum. La surface efficace subissant sans réaction la différence de pression, correspond, comme on l'a vu, à la surface balayée par les pâles du rotor laquelle est de 322 x = 3217 - (surface du moyeu) 1 x if = 314 donc : 3217 - 314 = 2903 cm' Si à l'équilibre la pression est de 3 bars et l'on passe en fonctionnement à 1 bar dans le compartiment arrière et 5 bars dans le compartiment avant, différence de pression est de 4 bars ce qui engendre une poussée de 2903 cm' x 4 =11 612 kgf Ce qui est déjà supérieur à la poussée de majorité des avions de chasse supersoniques. Si la pression d'équilibre est de seulement , et que l'on passe à 1 bar à l'arrière et à 3 bars à l'avant soit 2 bars de différence de pression, la poussée de 2903 x 2 = 5 806 kgf Si la pression d'équilibre est de 4 bars et passe à 1 bar à l'arrière et à 7 bars à l'avant, la différence de pression est de 6 bars et la poussée est 2903 6 =17 418 kgf . Malheureusement ce ne sont là que des évaluations théoriques desquelles il faut soustraire un certain nombre de valeurs. Toutefois l'enjeu de cette technologie réputée impossible est immense et les prototypes d'essais n'ont plus qu'à être améliorés quant à qualité de leur réalisation afin d'atteindre la fiabilité et la tenue dans le temps nécessaire à une mise marché. Le propulseur selon l'invention est destiné à la propulsion de tous les types de véhicules quel que soit le milieu dans lequel ils évoluent. REVENDICATIONS Propulseur à poussée réversible indépendante du milieu extérieur caractérisé en ce qu'il est constitué carter(6) cylindrique hermétique comportant 2 compartiments(14) symétriques, séparés au centre, par large rotor(1) de centrifugation symétrique et, en périphérie, par cloison(3) en couronne coulissante d'un bord à l'autre du rotor. 2) Propulseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que la cloison(3) de séparation des 2 compartiments crée un déséquilibre des pressions en se déplaçant sur un coté en faisant que le fluide centrifugé par le rotor(1) central symétrique ne s'échappe plus que dans seul compartiment ce qui augmente la pression de celui-ci, alors que l'autre compartiment se dépressurise. 3) Propulseur selon la revendication 2 caractérisé en ce que la différence de pression créée entre les deux compartiments par le déplacement de la cloison(3) coulissante génère poussée du côté du compartiment dont la pression est supérieure. 4) Propulseur selon la revendication 2 et 3 caractérisé en ce que le déplacement de la cloison(3) vers l'autre bord du rotor de centrifugation central produit l'effet contraire et inverse la poussée puisque la différence de pression entre les deux compartiments s'établit dans l'autre sens. 5) Propulseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor(1) central de centrifugation est constitué d'un moyeu(8) central de diamètre important à partir duquel se développent les pales centrifuges, de préférence courbes plutôt que radiales droites, dans un plan parfaitement parallèle à l'axe de rotation de manière à garantir sa symétrie et à faire que, malgré l'importante largeur des pales, aucune composante réactive longitudinale ne puisse s'appliquer. Propulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la cloison(3) coulissante, périphérique au rotor central est constituée d'un flasque en couronne, perpendiculaire à l'axe(1 de rotation, fixé dans un manchon(5) de coulissement, au diamètre parfaitement ajusté à la paroi cylindrique interne du carter et manoeuvré par l'action des vérins(7) de pilotage du propulseur. Propulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon(5) de coulissement, supporte des entretoises(11), les deux flasques(4) latéraux maintenant les aubages(2) extracteurs en couronne, de chaque côté de la cloison de séparation et ce en entourant le plus parfaitement possible le rotor central. Propulseur selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte un conduit(10) qui relie, par l'extérieur carter cylindrique, les deux compartiments(14) et qui permet, par l'ouverture de l'électrovanne (12) située son centre de réduire à volonté la différence de pression afin moduler facilement la poussée sans agir sur les vérins de coulissement de la cloison ou encore d'équilibrer instantanément la pression donc d'annuler la poussée. 9) Propulseur selon la revendication 1 caractérisé en ce que le manchon(5) de coulissement supportant la cloison de séparation au centre et la couronne d'aubages extracteurs chaque côté, peut être remplacé par un dispositif comprenant, d'une part la cloison(1) seule, fixée entre deux bagues(13) coulissement dans un espace annulaire(9) en périphérie du carter(6) cylindrique et, d'autre part, aubages(2) extracteurs maintenus entre deux flasques(4) latéraux en couronne fixés directement sur la intérieure du carter. Propulseur selon la revendication 9 caractérisé en ce que la paroi du carter(6), située dans tranche correspondant à la largeur du rotor(1) de centrifugation délimitée par les deux flasques(4) en couronne supportant les aubages(2) extracteurs fixes, entre ceux-ci et l'espace(9) annulaire où coulisse la cloison séparation, cette paroi est percée de deux rangées d'orifices(16) permettant au fluide centrifugé, sortant aubages et bloqué latéralement par les flasques(4) de support, de s'évacuer vers l'un ou l'autre des compartiments(14) en fonction de la position de la cloison dont la bague(13) obturera l'une ou l'autre rangée d'odfices(16).