Brevet FR2801938A1 — publié le 20010608

La présente invention concerne un dispositif de propulsion turbine à dépression dont l'axe est perpendiculaire à la poussée. Depuis quelques temps, il existe un dispositif exploitant la différence pression créée entre deux faces d'une paroi. La dépression est obtenue centrifugation des molécules afin de les empêcher d'atteindre la paroi. Cette centrifugation est produite au moyen d'une turbine particulière, entraînée par un moteur. Afin ne pas générer de réaction longitudinale qui viendrait s'opposer à la force propulsion, les aubes de cette turbine n'ont aucun pas, c'est à dire aucune incidence longitudinale. Elles se développent donc dans des plans parallèles à l'axe de rotation. Elles sont uniquement destinées à diriger vers la périphérie les molécules de . Le centre de cette turbine occupé par un moyeu creux de diamètre important, manière à ce que les pieds d'ailettes aient une vitesse importante. Une face de cette turbine est ouverte et n'offre aucune résistance à pression (atmosphérique). L'autre face est fermée par un flasque qui subit pression extérieure, alors que sa face interne à la turbine n'est pas soumise chocs moléculaires puisque les molécules ont été centrifugées avant l'atteindre. La profondeur, nombre et la vitesse de rotation sont déterminés en conséquence. La poussée donc produite perpendiculairement à la face du flasque subissant la différence pression, c'est à dire parallèlement à l'axe de rotation. Le dispositif selon l'invention exploite lui aussi un déséquilibre pression mais d'une toute autre manière. En effet, la poussée produite est perpendiculaire @ l'axe de rotation de turbine chargée de créer la dépression importante contre une surface de paroi. Cette turbine sera donc conçue différemment. Elle comporte, elle aussi un important moyeu(2) creux traversé au centre par l'axe d'entraînement(1), mais ce moyeu n'est plus solidaire des pieds d'ailettes(8), puisqu'il est fixe. Les aubes centrifuges parallèles à l'axe, (sans incidence longitudinale) sont placées en couronne autour du moyeu fixe et maintenues par un flasque latéral(5) de chaque côté. L'un d'eux est en prise sur l'arbre central(1) de mise en rotation par des entretoises radiales(6) permettant la libre circulation de l'air. En périphérie de cette turbine est généralement placée une couronne d'aubes extractrices(9) fixes. Toutefois, un dispositif à plusieurs étages contrarotatifs peut être nécessaire en fonction de certains gaz ou certaines applications. Les aubes étant maintenues par les flasques latéraux(5), les pieds d'ailettes(8) n'ont donc plus besoin d'être soudés sur le moyeu central(2). De ce fait, ce moyeu cylindrique sera fixe et comportera une ouverture(3) sur un quart de sa circonférence environ. Par cette ouverture, l'air pourra pénétrer librement et sans résistance entre les pieds d'ailettes(8) centrifuges en rotation rapide. Cet ou autres gaz, sera immédiatement centrifugé vers la périphérie. Or en s'éloignant du centre, donc du moyeu, ces molécules laissent le vide derrière elles. Ainsi, I surface extérieure du moyeu central fixe (intérieure à la turbine), est mis en dépression importante au raz pieds d'ailettes(8) et ceci sur toute la circonférence, sauf niveau de l'ouverture qui n'offre aucune résistance à la pression. On constate alors que cette dissymétrie crée un déséquilibre des forces s'exerçant sur ce moyeu(2), qui se traduit par une poussée perpendiculaire à l'axe de rotation(1). Pour réduire cette poussée, il suffit de réduire la surface de l'ouverture du moyeu. Pour modifier la direction de cette poussée, il suffit de déplacer la position de cette ouverture. Pour une inversion de poussée, l'ouverture aura tourné de 180 . concentricité du moyeu fixe et de la turbine devra être parfaitement respectée de manière à ce que les pieds d'ailettes tournent le plus raz possible de ce moyeu fixe, sans frotter évidemment. Selon les modes particuliers de réalisation, la réduction de la surface de l'ouverture et son pivotement pourra s'opérer de différentes manières. Parmi les plus simples, on peut utiliser un deuxième cylindre parfaitement ajusté( comportant la même ouverture, s'emboîtant donc parfaitement dans le moyeu central(2), tournant avec lui lorsqu'il s'agit de faire pivoter la poussée. Une rotation séparée de l'un ou de l'autre déphasera leurs ouvertures, ce qui réduira ou augmentera surface commune de celle-ci, donc la poussée du propulseur. Dans le cas ou l'orientation de la poussée est sans intérêt, et seule l'inversion modulée recherchée, ce moyeu pourra être constitué de deux secteurs de cylindre, de 135 chacun, pivotant en sens inverse et créant ainsi une ouverture jusqu'à 90 soit d'un coté soit de l'autre, inversant ainsi la poussée. peut également utiliser un système coulissant(11) latéralement venant obturer plus ou moins la surface de l'ouverture. Tous ces éléments sont facilement manceuvrables individuellement par des commandes latérales(10), placées autour de l'axe central du côté du flasque ne comportant pas les entretoises radiales(6) qui le solidarisent à l'arbre d'entraînement la turbine. Les dessins annexés illustrent l'invention. figure 1 représente en perspective une turbine à dépression avec son moyeu central fixe par l'ouverture(3) duquel on aperçoit les pieds d'ailettes(8) figure 2 représente une coupe par l'axe central de l'ensemble du dispositif dans son carter(7) La figure représente une coupe perpendiculaire à l'axe(1) de la turbine(4) . de son moyeu fixe avec son ouverture(3) et différentes entretoises radiales. La figure 4 présente trois possibilités de conception de moyeu (2) permettant d'agir sur l'ouverture(3). référence à ces dessins, le dispositif comporte une turbine à dépression constituée d'un ensemble d'aubes centhfuges(4) sans pas, sans incidence, c'est à dire parallèlement à l'axe de rotation(1). Ces aubes sont maintenues entre deux flasques latéraux(5) dont l'un est en prise sur l'arbre centrai d'entrainement par l'intermédiaire d'entretoises radiales(6). Le deuxième flasque s'arrête au niveau des pieds d'ailettes (8), c' dire du moyeu central fixe. Autour de cette turbine(4) à rotation rapide est disposée une couronne d'ailettes directrices extractrices(9) fixes. Elles sont maintenues, elles aussi entre deux flasques latéraux(5) fixes, s'emboîtant exactement autour flasques(5) rotatifs de la turbine. Dans le cas dispositif fermé dans un carter(7), flasques fixes sont maintenus en place par entretoises(6) laissant la libre circulation du fluide. Si nécessaire et en fonction des applications, la turbine(4) peut être constituée de plusieurs étages contrarotatifs ou simplement d'une alternance d'étages, rotatif/ fixe l rotatif I fixe (extractrices) avec une inversion de l'orientation pales à chaque étage. Le moyeu central fixe(2), c'est à dire ne tournant pas avec turbine. est centré sur l'arbre central(1) et sa rotation, ou pivotement autour de cet axe pourra être actionné par une commande latérale(10) du côté opposé au flasque de maintient et d'entraînement de la turbine. Ce moyeu cylindrique aura diamètre correspondant parfaitement au niveau du pied des aubes(8) de manière à que celles-ci tournent le plus près possible de la surface sans la frotter évidemment. C'est le passage très rapide de ces aubes au raz de sa surface qui créera la dépression la plus importante possible. Ce moyeu cylindrique possède une ouverture(3), rectangulaire de préférence, sur un secteur de 90 environ c'est à dire le quart de la circonférence. Cette ouverture permettra au fluide de pénétrer entre les ailettes de la turbine sans résistance, et d'être centrifugé expulsé de manière homogène (si les ailettes ne sont pas trop courtes), tout autour la circonférence de la turbine. La poussée s'exercera donc dans la direction diamétralement opposée à la position de l'ouverture dans ce moyeu. Cette poussée, relative à la différence de pression exercée entre les deux faces de ce moyeu sera transmi à sa structure de maintient qui la transmettra à la structure de l'ensemble du dispositif. La poussée étant proportionnelle à la fois à la valeur de la dépression créée la turbine et à la surface de l'ouverture. II sera facile de dimensionner ce propulseur en fonction des applications (déplacement, sustentation..). On pourra agir sur le diamètre de la turbine sachant malgré tout que l'on atteint la vitesse du son en bout d'ailettes à 10 000 tours/mn pour un diamètre de 60 cm. On pourra agir également sur la largeur de l'ouverture(3) donc la largeur de la turbine. Enfin il est très facile d'exploiter plusieurs turbines sur le même arbre d'entraînement et de les piloter individuellement afin d'obtenir des poussées de puissance différentes et variables dans des directions différentes et variables. A titre d'exemple, pour une turbine de 60cm de diamètre extérieur, comportant 20 pales, tournant à 10 000 trs/mn avec un moyeu fixe de 48 cm de diamètre, ouverture sur 90 du moyeu et sur 40 cm de large, représente une surface efficace de 1340 cm'. Avec une dépression de seulement 90% du vide (0,1 kgp / cmZ) cela engendrera une poussée théorique de 1210 Kgp ou 12 100 N . En ce qui concerne les molécules de gaz, le temps entre deux passages de pales est de 1/20 000 seconde. Autre exemple : pour une turbine de seulement 40 cm de diamètre extérieur et cm pour le moyeu, tournant à 16 000 trslmn, pour une ouverture dans le moyeu 80 soit 20 cm efficaces, et sur 20 cm de large soit 400 cmz, à 90% du vide on obtient 360 kgp de poussée (3600 N ) . Pour 40 cm de large on obtient 720 kgp. Ces valeurs sont purement théoriques et l'architecture précise de ce propulseur répondant à un grand nombre de contraintes, nécessite des aménagements spécifiques et rigoureux. Toutefois le principe exposé est parfaitement celui mis en oeuvre dans.la réalisation des prototypes. Le nombre d'ailettes peut être beaucoup plus important ce qui permet de réduire leur hauteur ... donc la valeur du diamètre extérieur.. Suivant les applications, il est facile de comprendre que le fait d'enfermer ce dispositif dans un carter hermétique, ne change rien à son fonctionnement et n'annule à aucun moment la poussée produite. A partir de l'instant où le carter est fermé hermétiquement, la poussée n'ayant pas variée, rien n'interdit de faire varier la pression interne (et même l'utilisation d'autres gaz que l'air) ou extérieure au carter (altitude), voire même de créer le vide (comme dans l'espace ) et de ce rendre compte que la force créée par le dispositif du fait du déséquilibre des forces exercées sur le moyeu fixe, est indépendante du milieu extérieur. L'énergie de mise en rotation de l'arbre d'entraînement de la ou des turbines est évidemment indépendante du dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention est donc destiné à la propulsion comme à la sustentation de véhicules routiers, ferroviaires, agricoles, industriels, marins, aériens ou spatiaux REVENDICATIONS 1) Dispositif de propulsion caractérisé en ce qu'il est constitué d'une turbine(4) à dépression dont l'arbre(1) est perpendiculaire à la poussée générée du fait de la dissymétrie des pressions, créée entre deux secteurs diamétralement opposés du moyeu central fixe(2). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la turbine à dépression est constituée d'ailettes centrifuges, maintenues entre deux flasques latéraux(5), dont l'un est en prise sur l'arbre central d'entraînement(1) au moyen d'entretoises radiales(6). Dispositif, selon la revendication 2, caractérisé en ce que la turbine à dépression peut comporter plusieurs étages avec une inversion de l'orientation des pales à chaque étage. Ces différentes couronnes d'étages peuvent être contrarotatives, ou simplement une alternance d'étage rotatif /fixelrctatifl fixe. Dispositif, selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couronne périphérique d'ailettes fixes extractrices(9), est maintenue en place par des entretoises (6) qui leur assurent une parfaite concentricité autour de l'axe(1) de la turbine(4) et au centre du carter(7). Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce la turbine à dépression possède un moyeu central(2) parfaitement cylindrique fi dont la surface extérieure est mise en dépression par le passage rasant des pieds d'ailettes(8) centrifuges en rotation très rapide Dispositif, selon la revendication tcaractérisé en ce que le moyeu central fixe possède une ouverture(3) permettant aux molécules de gaz de pénétrer librement entre les ailettes de la turbine, créant ainsi une dissymétrie des forces de pressions exercées sur la face interne de ce moyeu central. 7) Dispositif, selon la revendication 1 et 6, caractérisé en ce la surface de cette ouverture(3) est réglable et ce au moyen de commandes latérales(10), situées du côté opposé au flasque d'entraînement, qui permettent le pivotement ou le coulissement(11) d'un ou de plusieurs éléments constituant ce moyeu, ce qui a pour conséquence de régler la puissance de la poussée. Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la position de cette ouverture est manoeuvrable au moyen de commandes latérales(10) faisant pivoter celle @ autour de l'axe central ce qui permet de faire pivoter la direction de la poussée sachant que celle-ci sera diamétralement opposée à la position de l'ouverture. 9) Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il peut être enfermé dans un carter(7) hermétique permettant d'utiliser d'autres fluides que l'air, à des pressions différentes de la pression extérieure, le rendant ainsi indépendant du milieu extérieur. 10) Dispositif, selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il peut être constitué de plusieurs turbines à dépression sur le même arbre et que la poussée de chacune peut être pilotée individuellement en puissance variable et selon des directions variables et différentes.