Brevet FR2835804A1 — publié le 20030815

SYSTEME DE PIVOTERIE POUR UN PROPULSEUR DE NAVIRE EN NACELLE IMMERGEE DESCRIPTION Domaine de l'invention L'invention concerne le domaine de la propulsion des navires, submersibles et insubmersibles, au moyen de propulseurs immergés et placés à l'extérieur de la coque du navire, par exemple sous la coque d'un navire ou sous et/ou à côté de la coque d'un navire submersible, tel qu'un sous-marin. Elle concerne plus particulièrement l'orientation en gisement d'un tel propulseur. Art antérieur et problème posé Dans le domaine de la propulsion des navires, submersibles ou insubmersibles, il est connu d'utiliser plusieurs techniques de propulsion mettant en oeuvre des nacelles de propulsion complètement immergées. Parmi celles-ci, on cite la propulsion par jets hydrauliques, appelée communément hydrojet . Une telle technique est illustrée par la demande de brevet français du même déposant de la présente demande et publiée sous le numéro FR-2 766 262. Cette technique utilise le principe de la réaction, l'eau étant aspirée par une prise d'eau placée devant la nacelle. Une pompe à haut rendement, placée à l'intérieur de cette dernière, communique de l'énergie à l'eau pour la propulser à l'extérieur sous la forme d'un jet, par une tuyère, créant ainsi une poussée qui propulse le navire. Une telle nacelle peut être orientée en gisement, la direction de la propulsion étant choisie par la rotation de la nacelle autour d'un axe vertical, fixe par rapport au navire qui est considéré comme étant horizontal. Ce type de propulseur permet donc à un navire d'effectuer n'importe quelle manoeuvre au port, de se stabiliser en route ou de faire du positionnement dynamique, sans utilisation d'un autre mécanisme. On note qu'une telle nacelle peut également être orientée en azimut autour d'un axe horizontal par rapport au navire considéré, lui-même, horizontal, afin de permettre de changer son assiette ou la profondeur dans le cas d'un sous-marin. De manière traditionnelle, la pivoterie d'une telle nacelle contenant un propulseur est réalisée à base de roulements à billes ou à rouleaux de grands diamètres et une couronne dentée attaquée par un pignon actionné par un moteur électrique ou hydraulique. Le fonctionnement des roulements se faisant à proximité d'un milieu aqueux et salin et dans des conditions de chargement sévères, on conçoit que ce dispositif de pivotement nécessite une politique de maintenance sérieuse qui constitue un point critique pour le navire équipé d'une telle nacelle de propulsion, surtout en ce qui concerne les navires militaires. Il constitue, notamment, un point faible vis-à-vis des chocs de type grenadage. Le but de l'invention est donc de proposer, pour un dispositif de propulsion par propulseur de type hydrojet en nacelle, un système de pivotement, ne présentant pas une telle fragilité, entre autre de par sa technologie. Résumé de l'invention A cet effet, l'objet principal de l'invention est un système de pivoterie pour propulseur de navire en nacelle immergée, montée pivotante autour d'un axe fixe par rapport à la coque du navire équipé d'un tel système, sensiblement vertical et comprenant principalement un pivot solidaire d'un mât de la nacelle. Selon l'invention, le pivot est de forme discoïde biconique de grand diamètre, monté entre deux flasques de pivotement, chacun de forme conique correspondant à la forme biconique du pivot discoïde et fixe par rapport à la coque du navire, une circulation d'eau étant organisée entre le pivot et les flasques de pivotement. Dans la réalisation principale de ce système, la circulation d'eau de mer est obtenue au moyen de cavités pratiquées dans les flasques de pivotement, de manière à être en regard de surfaces de pivotement du pivot. Pour faire fonctionner un tel système de circulation, il est très préférable d'utiliser un système de pompage équipé d'un groupe de pompage auxiliaire pour alimenter le circuit de circulation de fluide. Dans le cas préférentiel où le propulseur est un propulseur fonctionnant par hydrojet, le système de pompage est un circuit dérivé du refoulement de la pompe de l'hydrojet. De préférence, le pivot est constitué de deux demi-coquilles moulées en acier inoxydable couplées au mât de la nacelle. D'autre part, il est intéressant de réaliser les flasques le pivotement en matériau composite. De plus, il est avantageux d'utiliser deux flasques de serrage boulonnés l'un par rapport à l'autre pour les serrer et fixer ainsi le pivot sur le mât. De préférence, le serrage des deux flasques de serrage se fait par l'intermédiaire de surfaces coniques de serrage. Liste des figures L'invention, ses caractéristiques techniques et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de deux figures décrivant respectivement : figure 1, en coupe, le système de pivoterie selon l'invention ; et figure 2, le principe d'alimentation en eau du système de pivoterie selon l'invention. Description détaillée d'une réalisation de l'invention Les éléments essentiels du système selon l'invention sont représentés, en coupe, sur la figure 1. Le navire est symbolisé par la paroi inférieure 1 de sa coque. Fixé sur celle-ci, à l'intérieur du navire, se trouve un châssis support 2 contribuant au montage d'un mât 12 d'une nacelle, non représentée, mais qui se trouverait en dessous de cette figure 1. Parmi les autres pièces fixes par rapport au navire, se trouve un circuit de circulation d'eau pour alimenter le système de pivoterie selon l'invention. Ce système d'alimentation d'eau est composé principalement d'une canalisation d'alimentation 5 comportant une prise d'eau 5A débouchant à l'extérieur du navire, en dessous de la partie inférieure 1 de celui-ci. Cette canalisation d'alimentation 5 est équipée d'une pompe haute pression 6 qui permet d'alimenter plusieurs canalisations de lubrification 7 débouchant chacune au milieu du système de pivoterie. Enfin, les pièces fixes par rapport au navire se complètent également par deux flasques de pivotement 3A et 3B. Le flasque de pivotement supérieur 3A est placé à l'intérieur du châssis support 2, tandis que le flasque de pivotement inférieur 3B est placé dans la paroi inférieure 1 du navire. On remarque que chacun de ces deux flasques 3A et 3B a une forme conique large et possède donc en particulier une surface intérieure conique, non référencée, sur laquelle se trouvent des cavités 4 destinées à recevoir l'eau sous pression. En correspondance aux flasques de pivotement 3A et 3B, la partie opérationnelle de l'ensemble mobile du système de pivoterie comprend principalement un pivot 10 qui s'apparente à un rotor discoïde élargi. Ce pivot 10 est d'ailleurs réalisé en deux parties, c'est-à-dire en deux demi-coquilles 10A et 10B, chacune étant, dans sa partie distale, de forme conique élargie et définissant deux surfaces de pivotement 11A et 11B, de manière à constituer un rotor biconique, sauf en son centre. La taille et la pente des deux cônes ainsi définis par les deux demi-coquilles 10A et 10B correspondent à la forme et à la pente des cônes définis par les deux flasques de pivotement 3A et 3B. Le pivot 10 ainsi constitué est solidaire du mât 12 devant supporter la nacelle. Dans la réalisation décrite, chaque demi-coquille 10A et 10B possède, dans sa partie centrale, une surface de serrage conique 13 correspondant à une surface de serrage 16 de deux flasques de serrage 15A et 15B. Le flasque de serrage inférieur 15B est fixe par rapport au mât 12 de la nacelle, tandis que le flasque de serrage supérieur 15A est monté mobile en translation verticale autour du mât 12. Ainsi, un rapprochement de ces deux flasques de serrage 15A et 15B permet le serrage des deux demi-coquilles 10A et 10B l'une contre l'autre et leur fixation par rapport au mât 12. Un tel serrage est obtenu au moyen de plusieurs boulons 17 de grande longueur. Ce serrage peut d'ailleurs servir à fixer sur cet ensemble mobile en rotation une roue dentée 14 destinée à recevoir, par engrènement, des mouvements de commande d'orientation en gisement du mât 12 de la nacelle. Il est facile de comprendre que grâce à une distribution d'eau sous pression dans les cavités 4 des flasques de pivotement 3A et 3B et se trouvant placées en regard des surfaces de pivotement 11A et 11B et servant donc d'interfaces entre le pivot 10 et les flasques de pivotement 3A et 3B, les frottements entre ces deux éléments principaux, mobiles l'un par rapport à l'autre en rotation, puissent être réduits au minimum. Les deux demi-coquilles 10A et 10B, constituant le rotor, sont réalisées, de préférence, en acier moulé inoxydable. Concernant les flasques de serrage 3A et 3B, ils sont constitués de préférence en matériau composite. La figure 2 montre la manière dont l'eau provenant de l'extérieur du navire peut être amenée dans chacune des cavités 4. En effet, le système de circulation d'eau, constitué de la canalisation d'alimentation 5 de la pompe 6 et des canalisations de distribution 7, débouche, par chacune de ces dernières, dans une cavité 4, par un trou de sortie 8. Sur cette figure 2, on constate qu'il est préférable de disposer de plusieurs cavités 4 à l'intérieur de chacun des flasques de pivotement 3A et 3B. Le nombre de canalisations de distribution 7 correspond au nombre de cavités 4. On remarque que la pompe 6 constitue un système de pompage auxiliaire permettant de fournir la pression nécessaire pour le fonctionnement du système de pivotement. On note que cette pression pourrait être également fournie par un circuit dérivé du refoulement de la pompe d'un dispositif de propulsion par hydrojet placé dans la nacelle. Avantages de l'invention Ce système de pivoterie, qui peut être qualifié de hydrostatique à coussinets , permet d'éviter l'utilisation de roulements à billes, généralement très bruyants et fragiles en cas de chocs. Ceci permet de pouvoir résister à des chocs militaires. Le système de pivoterie étant lubrifié à l'eau de mer, fluide à approvisionnement non limité sur un navire, évite l'utilisation d'hydrocarbures de lubrification. La grande surface fonctionnelle du système de pivoterie, soumise aux efforts hydrostatiques, permet d'éviter les phénomènes de concentration de contraintes mécaniques qui sont l'apanage des roulements à billes et qui rendent ces derniers fragiles aux chocs. L'arbre de transmission du mouvement n'est dimensionné que pour l'effort de rotation. En conséquence, il est donc limité en diamètre et le joint tournant qui lui est associé est de taille réduite par rapport à celle de la nacelle. La simplicité du système de pivoterie conduit à des économies au niveau de la maintenance et donc au niveau du coût de possession de l'utilisateur. En fait, ce système constitue une rotule hydrostatique rustique, d'un encombrement relativement faible, mais d'une grande rigidité ne nécessitant aucune lubrification à base d'hydrocarbure. REVENDICATIONS 1. Système de pivoterie pour propulseur de navire en nacelle immergée et montée pivotante autour d'un axe fixe par rapport à la coque d'un navire et sensiblement vertical, le système comprenant un pivot (10) solidaire d'un mât (12) d'une nacelle de propulsion, caractérisé en ce que le pivot (10) est de forme discoïde biconique de grand diamètre, monté entre deux flasques de pivotement (3A et 3B), chacun de forme conique correspondant à celle du pivot (10) et fixe par rapport à la coque du navire, une circulation d'eau étant organisée entre le pivot (10) et les flasques de pivotement (3A et 3B). 2. Système de pivoterie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des cavités (4) pratiquées dans les flasques de pivotement (3A et 3B), de manière à être en regard des surfaces de pivotement (llA et 11B) du pivot (10). 3. Système de pivoterie selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe auxiliaire de pompage, constitué d'une pompe (5) pour alimenter le circuit de circulation de fluide. 4. Système de pivoterie selon la revendication 2, dans lequel la propulsion du navire est assurée par hydrojet dans la nacelle, caractérisé en ce qu'il possède un circuit dérivé de refoulement de la pompe à hydrojet en guise de groupe auxiliaire de pompage. 5. Système de pivoterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pivot (10) est constitué de deux demi-coquilles (10A et 10B), moulées en acier inoxydable et couplées au mât (12). 6. Système de pivoterie selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux flasques de pivotement (3A et 3B) sont réalisés en matériau composite. 7. Système de pivoterie selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise deux flasques de serrage (15A et 15B) boulonnés l'un par rapport à l'autre pour les serrer, afin de fixer le pivot (10) sur le mât (12). 8. Système de pivoterie selon la revendication 7, caractérisé en ce que le serrage des deux flasques de serrage (15A et 15B) se fait par l'intermédiaire de surfaces coniques de serrage (13).