Brevet FR3085029A1 — publié le 20200221

Module de propulsion d'un bâtiment naval La présente invention concerne un module de propulsion destiné à être monté dans n bâtiment naval. Un tel module comprend; de manière générale, un réducteur destiné à être raccordé au moteur de propulsion du bâtiment naval et un palier de butée. Le palier de butée nécessite, une fixation rigide au bâtiment naval. En fonctionnement, le réducteur engendre des vibrations, susceptibles d'être transmises â la coque du bâtiment naval. Les contraintes de discrétion imposées pour certaines applications, notamment dans le domaine militaire, imposent ainsi de fixer le réducteur au bâtiment naval au moyen d'une fixation minimisant les vibrations transmises par le réducteur à la coque du bâtiment naval. Pour des contraintes d'intégration des matériels volumineux et lourds dans la i ue de construction du navire, les composants du module, notamment le réducteur et le palier de butée, sont montés très tôt individuellement sur le bâtiment naval, souvent après la mise sur cale du bloc de coque et avant la pose du bloc supérieur refermant le navire. Cette solution n'est pas entièrement optimisée. En effet, les travaux à l'intérieur du module, en particulier le montage des réseaux fluidiques associés, doivent alors être mis en oeuvre dans un local fermé, en général 20 exigu et encombré du bâtiment naval. Ces travaux nécessitent souvent des manutentions afin de permettre une accessibilité aux composants du module. Un but de l'invention est donc de proposer un module de propulsion permettant un montage simplifié, tout en respectant les contraintes de fonctionnement et de discrétion précitées. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un module de propulsion destiné à être monté dans un bâtiment naval, ledit module de propulsion comprenant : - un châssis, destiné à être fixé à un élément de coque du bâtiment naval, - un réducteur destiné à être raccordé à un moteur de propulsion du bâtiment naval, et 30 - un arbre s'étendant sensiblement selon une direction longitudinale, le réducteur étant monté de manière élastique sur l'arbre par l'intermédiaire d'au une liaison élastique. Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le module de propul présente en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou 35 suivant toute(s) combinaison(s) techniquement possible(s) : 2 - Le module de propulsion comprend une première liaison élastique et une deuxième liaison élastique, la première liaison élastique et la deuxième liaison élastique étant disposées de part et d'autre du réducteur selon la direction longitudinale - La deuxième liaison élastique est en contact direct avec l'arbre ; - Le module de propulsion comporte un accouplement élastique s'étendant autour de l'arbre, l'accouplement Mastique présentant une première extrémité et une deuxième la deuxième liaison raccordant l'arbre et la deuxième extrémité de 10 l'accouplement élastique - La première liaison élastique raccorde le réducteur et la première extrémité de l'accouplement élastique ; - Le module de propulsion comporte un palier de butée configure pour recevoir l'arbre dans une position longitudinale fixe et pour transmettre une poussée générée par l'élément de propulsion à l'élément de coque du bâtiment naval, le palier de butée étant monté de manière rigide sur le châssis ; - La deuxième liaison élastique est disposée entre le réducteur et le palier de butée ; - L'arbre comporte une première extrémité d'arbre et une deuxième extrémité d'arbre, s'étendant en saillie de part et d'autre du réducteur, la deuxième extrémité d'arbre étant destinée à être raccordée à l'élément de propulsion, le châssis comportant un élément de support de la première extrémité d'arbre ; - La première liaison élastique est disposée entre le réducteur et l'élément de support ; - Une troisième liaison élastique interposée entre le réducteur et le châssis. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés; dans lesquels : - Figure 1 est une vue en perspective d'un module de propulsion selon un premier mode de réalisation de l'invention ; Figure 2 est une vue de face similaire à la Figure 1 - Figure 3 est une vue en coupe simplifiée de la Figure 2 ; - Figure 4 est une vue de dessus similaire à la Figure 1 ; - Figure 5 est une vue détaillée d'un châssis du module de propulsion de la Figure 1 ; et 3 - Figure 6 est une vue en perspective d'un module de propulsion selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre, les termes d'orientation sont à entendre en référence au repère d'orientation usuel des bâtiments navals, représenté sur les Figures, 5 et dans lequel on distingue : - un axe longitudinal X, orienté de l'arrière vers l'avant, un axe transversal Y, orienté de la droite vers la gauche et définissant avec l'axe longitudinal un plan horizontal, et - un axe vertical Z, orienté du bas vers le haut. 10 Les axes X, Y et Z formant ensemble un repère orthogonal direct, l'avant et l'arrière étant entendus relativement au sens de déplacement normal du bâtiment naval. Un premier mode de réalisation de l'invention est représenté sur les Figures 1 à 4. Un bâtiment naval (non-représenté sur les Figures) est typiquement un bâtiment de surface militaire, un bâtiment sous-marin ou un bateau civil. ü comporte un élément de 15 coque 12, au moins un moteur de propulsion (non-représenté sur les Figures), au moins un élément de propulsion (non-représenté sur les Figures), et au moins un module de propulsion 18. L'élément de coque 12 (visible sur la Figure 6) fournit une intégralité structurelle au bâtiment naval. L'élément de coque 12 entoure le moteur de propulsion et le module de 20 propulsion 18. Le moteur de propulsion est configuré pour générer une puissance motrice destinée à entraîner l'élément de propulsion. Le moteur de propulsion est par exemple une turbine, un moteur diesel ou un moteur électrique. L'élément de propulsion est configuré pour propulser le bâtiment naval en 25 générant une force de poussée à partir de la puissance générée par le moteur de propulsion. L'élément de propulsion est typiquement un propulseur en forme d'hélice. Le propulseur est avantageusement disposé à l'extérieur de l'élément de coque 12 à l'arrière du bâtiment naval. Le module de propulsion 18 est destiné à être monté dans le bâtiment naval. Le 30 module de propulsion 18 est configuré pour adapter le couple moteur et/ou la vitesse fourni par le moteur de propulsion à l'éiément de propulsion et pour transmettre la poussée générée par l'élément de propulsion au bâtiment naval. Comme visible sur la Figure 1, le module de propulsion 18 comporte un châssis 20 solidarisé à l'élément de coque 12, un réducteur 22 destiné à être raccordé au moteur de 35 propulsion configuré pour entraîner l'élément de propulsion. 4 Le module de propulsion 18 comporte également un arbre 24 s'étendant sensiblement selon la direction longitudinale X. Le module de propulsion 18 comporte également une première liaison élastique 26 et une deuxième liaison élastique 28. 5 Avantageusement, le module de propulsion 18 comporte également au moins une troisième liaison élastique 31 interposée entre le réducteur 22 et le châssis 20. Ladite au moins une troisième liaison élastique 31 est destinée à réduire la transmission de vibration du réducteur 22 vers le châssis 20. Le module de propulsion 18 comporte égaiement un palier de butée 32 configuré 10 pour transférer l'effort de poussée de l'élément de propulsion à l'élément de coque 12. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention représenté sur la Figure 3, le module de propulsion 18 comporte un accouplement élastique 34 entre le moteur de propulsion et le réducteur 22. Le châssis 20 est destiné à être disposé entre le réducteur 22 et l'élément de 15 coque 12, une fois monté sur l'élément de coque 12. Le châssis 20 comprend un élément de support 33 pour permettre l'installation d'un système de commande de pas d'hélice 38. Le système de commande de pas d'hélice 38 commande un système d'arien ation de pas d'hélice via un ensemble de tubes internes aux tronçons de ligne d'arbres dont 20 l'arbre 24. Le système de commande de pas d'hélice 38 se prolonge vers l'avant à l'intérieur d'un tube 44 disposé à l'intérieur de l'arbre 24. Ce tube 44 est soutenu à son extrémité avant par un palier solidaire du module de propulsion 18 qui reçoit le système de commande de pas d'hélice 38. Le système d'orientation de pas d'hélice est composé généralement d'un organe 25 de rotation des pales situé dans le moyeu de l'hélice. Le réducteur 22 est configuré pour transmettre le couple généré par le moteur de propulsion à l'élément de propulsion en adaptant la vitesse de rotation et/ou le couple du moteur de propulsion. Le réducteur 22 est monté de manière élastique sur l'arbre 24, par l'intermédiaire d'au moins une liaison élastique. 30 Dans la configuration préférée de l'invention telle que montrée sur les Figures 1 à 4, le réducteur 22 est monté élastiquement sur l'arbre 24 par les première et deuxième liaisons élastiques 26, 28. Comme visible sur la Figure 3, le réducteur 22 est raccordé à l'arbre 24 par la première liaison élastique 26. 5 L'arbre 24 comporte une première extrémité 46 d'arbre et une deuxième extrémité 48 d'arbre disposée à l'opposé de la première extrémité 46 d'arbre selon la direction longitudinale. La première extrémité 46 d'arbre est configurée pour coopérer avec l'élément de 5 support 36 de sorte que la première extrémité 46 d'arbre soit supportée par l'élément de support 36, La première extrémité 46 d'arbre est raccordée au système de commande de pas d'hélice 38. La deuxième extrémité 48 d'arbre est destinée à être raccordée, à travers le palier de butée 32, à l'élément de propulsion. Comme visible sur la Figure 3, les première et deuxième liaisons élastiques 26, 28 10 sont arrangées sur l'arbre 24, de part et d'autre du réducteur 22 selon la direction longitudinale. La première liaison élastique 26 est préférence disposée tr l'élément de support 36 et le réducteur 22 selon la direction longitudinale. La deuxième liaison élastique 28 est positionnée entre le réducteur 22 et le palier 15 de butée 32 selon la direction longitudinale. Elle est en contact direct avec l'arbre 24. La deuxième liaison élastique 28 est par exemple une rotule arrière. Les liaisons élastiques 26, 28 sont configurées pour palier au moins une pa.rtEe des désalignements induits par le montage du réducteur 22. Selon le mode de réalisation représenté sur les Figures, le module de propulsion 20 18 comporte quatre troisièmes liaisons élastiques 30 disposées sur chaque côté transversal du réducteur 22. Les troisièmes liaisons élastiques 30 sont disposées à un niveau vertical inférieur à celui de la première liaison élastique 26 et/ou de la deuxième liaison élastique 28. Le palier de butée 32 est destiné à transmettre la poussée engendrée par 25 rotation de l'élément de propulsion au bâtiment naval et transmise par l'arbre 24. Le palier de butée 32 est monté de manière rigide sur le châssis 20. L'accouplement élastique 34 s'étend sensiblement selon la direction longitudinale. Il s'étend autour de l'arbre 24, et est disposé entre l'arbre 24 et le réducteur 22. Comme visible sur la Figure 3, l'accouplement élastique 34 présente une première 30 extrémité 50 raccordée à la première liaison élastique 26, et une deuxième extrémité 51 raccordée à !a deuxième liaison élastique 28. Ainsi, la deuxième liaison élastique 28 est raccordée, à sa première extrémité, à l'arbre 24, et à sa deuxième extrémité, à plement élastique 34. De préférence, le module de propulsion 18 comporte en outre une caisse en charge 52, un portique 54 configure pour supporter la caisse en charge 52, et un module de puissance 56. 6 La caisse en charge 52 comprend un fluide tel que de l'huile, destiné à assurer la lubrification du réducteur 22 et du palier de butée 32 sans énergie. Dans l'exemple illustré, le portique 54 est disposé au-dessus de la deuxième liaison élastique 28. Le portique 54 forme un support pour la caisse en charge 52 et le 5 module de puissance 56. Le module de puissance 56 permet d'alimenter ème de commande de pas d'hélice 38 en énergie hydraulique ou en énergie électrique. De préférence, le châssis 20 comporte un réservoir fluidique 58, intégré au châssis même. Ce réservoir 58 forme notamment une caisse à huile. 10 Comme visible sur la Figure 5, ce réservoir 58 est formé par un évidement réalisé dans le châssis 20. Le réservoir 58 présente une forme de cage configurée pour recevoir un volume de fluide, notamment de l'huile. La configuration intégrée du réservoir 58 dans le châssis 20 permet un arrangement simple et pact sans avoir à concevoir un compartiment supplémentaire pour stocker ce fluide. 15 La Figure 6 décrit un deuxième mode de réalisation de l'invention. Le deuxième mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation en ce que le module de propulsion 18 comporte en outre au moins un moteur électrique 62 et pour chaque moteur électrique 62, un convertisseur 64 respectif, Comme visible sur la Figure 6, ledit au moins un moteur électrique 62 est fixé au 20 châssis 20. Le moteur électrique 62 est destiné à fournir de l'énergie supplémentaire, via le convertisseur 64 respectif, au réducteur 22 pour réaliser une propulsion hybride. Grâce à l'invention décrite ci-dessus, la chaîne propulsive comprend un élément majeur modulaire (le module de propulsion 18), ce qui permet, après l'assemblage des composants dans le module 18 et essais de bon fonctionnement du module 18 en atelier, 25 un embarquement simple du module de propulsion 18 sur le bâtiment naval sans avoir à assembler les composants de manière individuelle sur le bâtiment naval. Le module 18 selon l'invention permet en outre de réduire la propagation des vibrations acoustiques générées par le réducteur 22 vers l'extérieur du bâtiment naval, REVENDICATIONS1.- Module de propulsion (18) destiné à être monté dans un bâtiment naval, ledit module de propulsion (18) étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un châssis (20), destiné à être fixé à un élément de coque (12) du bâtiment naval, - un réducteur (22) destiné à être raccordé à un moteur de propulsion du bâtiment naval, et - un arbre (24) s'étendant sensiblement on une direction longitudinale, 10 le réducteur (22) étant monté de manière élastique sur l'arbre (24) par l'intermédiaire d'au moins une liaison élastique (26, 28). 2.-i Module de propulsion (18) selon la revendication 1, comprenant une première liaison élastique (26) et une deuxième liaison élastique (28), la première liaison élastique (26) et la deuxième liaison élastique (28) étant disposées de part et d'autre du réducteur 15 (22) selon la direction longitudinale. 3.- Module de propulsion (18) selon la revendication 2, dans lequel la deuxième liaison élastique (28) est en contact direct avec l'arbre (24). 4.- Module de propulsion (18) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le module de propulsion (18) comporte un accouplement élastique (34) s'étendant autour de l'arbre 20 (24), l'accouplement élastique (34) présentant une première extrémité (50) et une deuxième extrémité (51), la deuxième liaison (28) raccordant l'arbre (24) et la deuxième extrémité (51) de l'accouplement élastique (34). 25 5.- Module de propulsion (18) selon la revendication 4, dans lequel la pre liaison élastique (26) raccorde le réducteur (22) et la première extrémité (50) de l'accouplement élastique (34). 6.- Module de propulsion (18) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre un palier de butée (32) configure pour recevoir l'arbre 30 (24) dans une position longitudinale fixe et pour transmettre une poussée générée par l'élément de propulsion à l'élément de coque (12) du bâtiment naval, le palier de butée (32) étant monté de manière rigide sur le châssis (20). 7.-- Module de propulsion (18) selon la revendication 6 combinée avec l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel la deuxième liaison élastique (28) est 35 disposée entre le réducteur (22) et le palier de butée (32). 8 8.- Module de propulsion (18) selon i'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'arbre (24) comporte une première extrémité (46) d'arbre et une deuxième extrémité (48) d'arbre, s'étendant en saillie de part et d'autre du réducteur (22), ia deuxième extrémité (48) d'arbre étant destinée à être raccordée à l'élément de propulsion, le châssis (20) comportant un élément de support (36) de la première extrémité (46) d'arbre. 9.- Module de propulsion (18) selon la revendication 8, dans lequel la première liaison élastique (26) est disposée entre le réducteur (22) et l'élément de support (36). 10.- Module de propulsion (18) selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 ou 7, comportant en outre au moins une troisième liaison élastique (31) interposée entre le réducteur (22) et le châssis (20).