Brevet FR2883935A1 — publié le 20061006

DISPOSITIF D'EXTREMITE DE PROFIL D'AILE OU DE GOUVERNE A FENTES HELICOIDALES CROISEES POUR UTILISATION EN MILIEU AQUATIQUE. On connaît des systèmes de réduction du vortex dans le milieu aéronautique proposés par le demandeur dans ses brevets français n 01 04998 en date du 11/04/01 - PCT WO 02/083497 Al et US n 2004/0195 461 Al en date du 7 Octobre 2004. Dans ces brevets, une seule fente était requise en extrémité d'aile en raison du fait que le profil concerné qui était appliqué sur une aile d'avion comportant un extrados et un intrados donc impliquant un profil dissymétrique faisant apparaître un flux dépressionnaire sur l'extrados et un flux surpressionnaire sur l'intrados. En milieu aquatique sur un sous-marin par exemple, les gouvernes sont biconvexes symétriques ne faisant apparaître de ce fait des vortex que lors de leur mise en incidence négative ou positive, ce qui rend alors différentes les conditions d'élimination de ces vortex. Dans les brevets sus-nommés et selon le dispositif de réduction de vortex en milieu aéronautique rappelé sur la présente figure (1), sous la vitesse au vent relatif (A), le flux induit d'intrados (B) devenant centripète par sa surpression contourne la forme cylindrique (C) du dispositif breveté et s'enroule en hélicoïde (D) en pénétrant à l'intérieur par la fente hélicoïdale (E) et se trouve en pression plus faible (F) sur tout son parcours jusqu'à la sortie tandis que le flux d'extrados (G) perdant sa dépression en bord de fuite (H) de l'aile tend à se diriger vers le bas entraîné ainsi par le mouvement du flux d'intrados centripète B et qui entraîne le tout vers la sortie, ce qui comme tout échappement rond donne un allongement infini sans perte marginale entraînant ainsi une nette diminution de ce vortex. L'objet de la présente invention est donc de décrire ces éléments techniques nouveaux dans le domaine aquatique en particulier pour une application sur des sous-marins, des bateaux, des hydraplaneurs, des hydroptères ou encore des ailes marémotrices. D'une manière générale et selon les lois d'écoulements des fluides, ceuxci peuvent être divisés en deux catégories fondamentales d'une part, les liquides ou la distance moyenne des molécules est du même ordre de grandeur que leur diamètre et d'autre part,les molécules gazeuses ou les molécules sont alors beaucoup plus espacées de l'ordre de quatre fois leur diamètre ce qui fait qu'elles peuvent de ce fait se répandre assez rapidement dans tout l'espace qui leur est offert les rendant ainsi expansibles ne retrouvant l'équilibre que lorsqu'elles occupent tout l'espace offert tandis que la réduction du volume offert les rend très compressibles d'où une adaptation particulière en milieu aqueux du dispositif selon la présente invention. Plus précisément il doit être rappelé, que la théorie cinétique des fluides présente de grandes difficultés d'application dans le domaine hydraulique du présent cas pour la raison que les hypothèses de base de la théorie cinétique des gaz n'ayant pas de collision ternaires et binaires séparées par des parcours libres, ne sont plus valables et que de ce fait la fermeture du système B(Born) - B(Bogolioubov) - G (Green) - K (Kirkwood) - Y (Yvon) est très difficile à définir car en particulier l'équation de Boltzmann n'est alors plus valable. La recherche d'une approximation permettant d'arrêter le système B. B.G.K. Y. après une ou deux équation, constitue l'un des problèmes fondamentaux de la théorie cinétique des fluides connu sous le nom de: problème de la fermeture du système d'équations de B.B.G.K.Y. . Dans une application en milieu aquatique comme montré sur la figure (2), le profil d'aile ou la gouverne repérée (1) comporte un profil biconvexe qui, lorsque l'incidence i est nulle ne comporte pas ou très peu de vortex, peut par contre et en incidence positive i+ ou en incidence négative i- présenter alors des phénomènes liés à l'apparition de ces vortex. L'invention propose un meilleur écoulement du fluide de l'entrée jusqu'à la sortie, les bords d'attaques (12) étant de la même épaisseur que l'épaisseur du cylindre, de chaque bord d'attaque (12) cette épaisseur va en se dégradant jusqu'au bord de fuite (13) en un minimum d'épaisseur afin d'obtenir le minimum de cavitation sur l'ensemble du dispositif et de remédier à l'apparition de ces phénomènes de vortex par des fentes hélicoïdales croisées de manière à éliminer ainsi ce vortex tant en incidence positive qu'en incidence négative de la gouverne. Sur la figure (3) est représenté en perspective et en incidence i+ et sur la figure (4) est représenté en perspective et en incidence i- le mouvement du flux (Fl) sur le dispositif repéré (2) dans son ensemble et lié au profil de l'extrémité de l'aile ou de la gouverne (1) par des moyens de jonction classiques appropriés (3). Sur les figures (3) et (4) est représenté l'ouverture ovoïde du dispositif (6). Il doit être indiqué que dans le dispositif exposé dans les brevets antérieurs du demandeur la paroi devait être mince et constituée d'un matériau léger de manière à ne pas surcharger le poids de l'avion alors que dans la présente description, la paroi du dispositif (2) doit être épaisse pour supporter des chocs éventuels et constituée d'un matériau dur et inoxydable à l'eau sans exclure une disposition hydrodynamique classique du profil d'entrée représenté schématiquement sur la figure (3A) non représentée d'ailleurs pour des raisons de simplification de compréhension du dessin. Enfin le dispositif présentement décrit pour le milieu aquatique, doit comporter en outre un système de protection en treillis (4) contre les intrusions éventuelles du genre crustacés, algues ou autres objets risquant d'en obstruer les orifices système mis en place notamment lorsque le bâtiment est à quai. Le dispositif (2) selon l'invention est d'allure et de forme cylindrique sensiblement parallèle à la corde de profil de la gouverne avec une ouverture aval en biseau (B) conformée en (5) selon un profil hydrodynamique. Il comporte des fentes hélicoïdales qui par rapport au flux d'entrée (F) sont d'amont en aval repérées (7) et des fentes hélicoïdales d'aval en amont repérées (8) et ces fentes s'intersectionnent sensiblement au milieu de la longueur du cylindre. De cette manière et lorsque le profil d'aile ou la gouverne est dans une incidence positive i+ le flux aqueux (9) qui est donc surpressionnaire du fait de cette incidence i+ contourne le cylindre de manière à venir pénétrer dans les fentes (8) tandis que lorsque l'incidence est négative i- le flux (F) vient pénétrer cette fois dans les fentes (7) tandis que les flux hydrauliques (10) et (11) non concernés s'écoulent librement jusqu'au bord de fuite. Le résultat est que les vortex se trouvent réduits lorsque le profil (1) se trouve dans une incidence quelconque i+ ou i- car le flux hydrodynamique de sortie (F2) qui comme tout échappement rond donne un allongement infini sans perte marginale ce qui implique que le vortex de sortie est nettement diminué. De plus le dispositif (2) mis en oeuvre en milieu aquatique que ce soit sur sous-marin, bateau, ailes marémotrices, ailes d'hydroptères ou hydraplaneur, élimine les bruits du vortex en permettant une nette diminution de traînée. Bien entendu, les proportions dimensionnelles du dispositif (2) doivent être adaptées à chaque cas d'utilisation soit bateau, sous-marin, ailes marémotrices, ailes d'hydroptère ou hydraplaneur. 20 25 30 35 Nomenclature des dessins et figures: Figure 1 -Dispositif de réduction de vortex en milieu aéronautique A - Vent relatif B - Flux induit d'intrados C - Corps du dispositif D - Flux en hélicoïde E - Fente hélicoïdale F - Flux à l'intérieur du dispositif G - Flux d'intrados H Bord de fuite Figure 2 - Mouvement de l'aile ou gouverne en milieu aquatique 1 - Profil d'aile ou gouverne i - Incidence Figure 3 Dispositif aquatique en i+ Figure 3A -Position du dispositif en incidence i+ Figure 4 - Dispositif aquatique en i- F1- Mouvement du flux F2 - Flux hydrodynamique de sortie 1 - Profil d'aile ou gouverne 2 - Dispositif 3 - Moyen de jonction 4 - Protection en treillis 5 - Bord d'attaque 6 - Ouverture ovoïde 7 - Fente hélicoïdale d'amont en aval 8 Fente hélicoïdale d'aval en amont 9 - Flux aqueux 10 - Flux hydraulique non concerné par le dispositif 11 - Flux hydraulique non concerné par le dispositif 12 - Bord d'attaque du cylindre 13 - Bord de fuite du cylindre REVENDICATIONS 1) Dispositif d'extrémité de profil d'aile ou de gouverne à fentes hélicoïdales croisées pour utilisation en milieu aquatique caractérisé en ce que le dit dispositif repéré (2) et fixé en extrémité de gouverne par des moyens appropriés classiques (3), qu'il présente une forme cylindrique sensiblement parallèle à la corde de profil de la gouverne, qu'il a une entrée ovoïde (6) dont l'entrée peut être profilée hydrauliquement selon le bord d'attaque (5), qu'il présente un jeu de fentes hélicoïdales avec bord d'attaque (12) et bord de fuite (13) s'entrecroisant descendantes d'amont en aval (7) et d'aval en amont (8) de telle sorte que lorsque l'incidence de gouverne est positive i+ le flux hydraulique (F1) s'écoule par les fentes (7) et que lorsque l'incidence de gouverne est négative i- le flux hydraulique (Fl) s'écoule par les fentes (8) le résultat étant que l'échappement de sortie (F2) soit rond avec un allongement infini impliquant une nette diminution du vortex en sortie. 2) Dispositif selon la revendication n 1 caractérisé en ce que les ouvertures d'entrées (4), les fentes (7) et (8) et la sortie (4) sont munis de treillis à quai afin d'empêcher les intrusions éventuelles risquant une obstruction. 3) Dispositif selon la revendication n 1 caractérisé en ce que la paroi du cylindre comporte une épaisseur appropriée contre les chocs et qu'elle est constituée en un matériau dur et inoxydable résistant en milieu marin. 4) Dispositif selon la revendication n 1 caractérisé en ce que, de l'entrée jusqu'à la sortie, les bords d'attaques (12) étant de la même épaisseur que l'épaisseur du cylindre, de chaque bord d'attaque (12) cette épaisseur va en se dégradant jusqu'au bord de fuite (13) en un minimum d'épaisseur afin d'obtenir le minimum de cavitation sur l'ensemble du dispositif.