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BREVET D' INVENTION "PERFECTIONNEMENTS AUX HELICES "
L'invention est relative à des perfectionnements aux hélices de tous types, susceptibles de travailler en tous milieux fluides (eau ou air).
L'un des buts principaux de l'invention consiste à éliminer la perte de rendement due au frottement du fluide entourant le moyeu et par l'action nuisible et retardatrice à laquelle donne lieu, dans les hélices actuellement employées, la surface de l'hélice correspondant aux points de jonction des pales avec le moyeu.
A cet effet une hélice construite suivant l'invention se caractérise par les particularités ci-après:
En vue d'éliminer les inconvénients précités, la partie active de l'hélice est constituée par une surface de propulsion disposée à une distance donnée du moyeu, auquel elle est reliée par l'intermédiaire d'organes de liaison appropriés, de pré-' férence analogues à des rais, lesquels rais peuvent se raccor- der à la dite surface soit à son bord intérieur, soit à son bord
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extérieur.
Grâce à cette disposition des pâles, les centrés de poussée des surfaces de propulsion, au lieu d'être situés près de l'axe de rotation, sont au contraire considérablement éloignés de ce dernier.
De plus les différentes pâles ourles différentes hélices sont montées sur un même axe et disposées à une distance convenable l'une de l'autre, chaque hélicoide (dont le déve- loppement axial correspond à la valeur du pas ou d'une fraction de pas) étant contenu entre deux plans consécutifs, perpendi- culaires à l'axe de rotation, de manière que le mouvement communiqué aux particules du fluide par l'une de ces pâles ou éléments de propulsion, n'entrave pas le travail de la pâle ou de l'élément de propulsion suivant.
Les espaces compris entre deux hélicoïdes disposés en série sur un même axe peuvent être utilisés pour y agencer un support pour l'arbre de l'hélice.
Ainsi que dit, les perfectionnements précités sont appli- cables. à tout type d'hélices, quel qu'en soit le nombre de pâles, le pas, la variation du rayon, le nombre des éléments de propulsion, la largeur de chaque pâle etc..
Dans leshélices établies conformément à l'inventioh le fluide peut s'écouler librement autour du moyeu et être refoulé suivant une direction d'allure hélicoïdale.
On peut également s'arranger pour que la masse de fluide s'écarte rapidement du moyeu et des parties des pâles ou des surfaces hélicoïdales situées au voisinage du moyeu, ladite masse étant refoulée de façon à se mouvoir librement suivant une direction d'allure hélicoïdale ainsi qu'en direction centri- fuge.
Grâce à la présente invention, on.obtient en outre une amélioration de l'action des surfaces de propulsion au bord d'entrée et au bord de sortie.
A cet effet, les pâles présentent une configuration telle
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qu'une coupe /de rayon quelconque, pratiquée à travers une pâle régnant sur l'entièreté ou une fraction de pas.,- (c'est à dire une coupe obtenue à l'aide d'un cylindre imaginaire concentrique à l'axe de propulsion) montre un angle aigu au bord d'entrée, cet angle étant formé par l'intersection des traces des surfaces antérieure et postérieure des pâles, la première de ces surfaces présentant un moindre rayon de courbure et la seconde surface un rayon plus grand (lequel peut également être infini).
Le point d'épaisseur maximum de la section est déplacé vers va le bord d'entrée, et cette épaisseur/diminuant graduellement en direction du bord de sortie. Le bord de sortie montre égale- ment un angle aigu formé par l'intersection des traces des surfaces antérieur')-) et postérieure des pales, la première ayant un très grand rayon de courbure (qui peut également être infini) tandis que l'autre surface possède un rayon de courbure plus réduit. Dans le même but, les sections des pâles en direction radiale présentent xxxxxxxxxxxxxx des épaisseurs dé- croissantes depuis le moyeu jusqu'à la périphérie, les lignes délimitant l'épaisseur de la pâle étant raccordées par des arcs, de préférence en demi-cercle, élliptiques ou plus généralement par des courbes du second degré.
Les dessins annexés représentent, uniquement à titre d'exemple, différents modes d'exécution suivant l'invention;
Fig. 1 montre en élévation une hélice à trois pâles régnant sur une fraction de pas; Fig. 2 est une vue, à angle droit par rapport à la préoé- dente, représentant la même hélice;
Figs. 3 et 4 sont vues perpendiculaires entre elles, d'une hélice ne comportant qu'un seul hélicoïde;régnant sur l'entièreté d'un pas;
Fig. 5 est une vue, à angle droit par rapport à l'axe de rotation,représentent une hélice à deux pâles dont chacune règne sur l'entièreté d'un pas;
Figs. 6 et 7 sont des vues, perpendiculaires entre elles (comme les. fige. 1 et 2), représentant une hélice. comprenant de
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multiples pâles ne régnant que sur une portion de pas disposées en série continue, ou alternant, xxx en direction de l'axe;
Figs. 8 et 9 représentent, comme les figs. 6 et 7, une hélice comprenant des éléments dont le déplacement relatif est de 90 ;
Fig. 10 montre une réalisation comprenant un certain nombre d'hélices montées en série éur un axe de rotation commun;
Fig. 11 montre, d'une manière analogue, des hélicoïdes, régnant sur l'entièreté d'un pas et alternant entre eux;
Fige 12 et 13 montrent une hélice analogue à la précéden- te, dans laquelle le rayon de la génératrice augmente en fonction du pas ou d'une série de pas;
Figs. 14 et 15 montrent, d'une façon analogue, une hélice semblable à la précédente, mais dont le rayon de la génératrice croit de quantités finies pour une série de pas ou pour une série de fractions de pas;
Fig. 16 est une vue la.térale d'une hélice à trois pâles dont les pâles partent du moyeu, mais sont déplacées suivant l'axe, à égale/distance entre elles;
Fig. 17 montre une exécution analogue dans laquelle les pâles régnent sur l'entièreté d'un pas;
Figs. 18 et 19 sont vues, perpendiculaires entre elles, la fig. 18 montrant une coupe radiale et la fig. 19 une coupe suivant un cercle de rayon r.
En se référant en particulier aux dessins, 1 désigne le moyeu, 2 les pâles d'hélice ou éléments de propulsion, 3 les rais qui relient les pâles 2 au moyeu 1 et qui présentent, en 4, des ouvertures réparties autour du moyeu de l'hélice.
Aux figs. 10, 11 et 17 on remarque que le type d'hélice préconisé est en particuler applicable à un genre de navire sur lequel on peut monter un arbre porte hélice 5 de grande longueur, cet arbre se prolongeant de l'avant à l'arrière et étant monté avec les hélices dans un évidement pratiqué dans la coque.
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Dans ce cas, alors que les particules fluides, mises en mouvement par la première hélice 2 (fig. 10) n'entravent pas le travail de l'hélice suivante, c'est à dire l'hélice 2', l'énergie récupérée de l'hélice 2' est plus importante, cette hélice travaillant dans une masse d'eau ou régnent des condi- tions plus favorables que celles de la masse dans laquelle, actuellement, travaille la seconde pâle d'une hélice de type normal. Les espaces, 6, 6' entre les hélices successives ser- vent dans le but indiqué ou permettent l'agencement d'un sup- port intermédiaire pour l'arbre porte hélices, 5.
La disposi- tion relative des hélices successives sur le même arbre peut être modifiée,et réglée de manière à obtenir le maximum de rendement de l'ensemble, la disposition représentée aux figs. 10 et 11 constituant un type dans certaines conditions; suivant le mode particulier d'utilisation on modifiera le décalage d'une hélice par rapport à la précédente.
Les autres figures, dans lesquelles les mêmes références désignent les mêmes organes, montrent d'autres types de pâles d'hélice et d'autres combinaisons de pâles d'hélice présentant desd formes et des dimensions différentes.
En se référant en particulier à la fig. 16, l'hélice représentée comprend trois pâles régnant sur une fraction de
12- -12 pas et comprises entre les plans 11, 11 et/12, 12/et 13, 13; 13, 13 et 14, 14 normaux à l'xe de rotation 15, 15 de l'hélice; tandis que dans la fig. 17 les trois hélicoïdes successifs, décalés l'un par rapport à l'autre d'une façon appropriée, sont respectivement compris entre les plans 16, 16 et 17, 17' 18, 18 et 19, 19; 20, 20 et 21, 21 normaux à l'axe de rotation 22, 22 de l'hélice.
Vans les figures 18 et 19, on peut remarquer que les pâles représentées dans ces figures, de même que toutes les autres pales établies suivant l'invention, sont façonnées de manière que, si l'on pratique une coupe à l'aide d'une surface cylindrique concentrique à l'axe de rotation, et
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présentant un rayon r, le bord d'entrée 24 présente un aigu angle/23 contenu entre les traces des .surfaces antérieure
28, et postérieure 29, la première de ces lignes ayant un rayon de courbure plus petit et l'autre un rayon de courbure plus grand que celui de la première (qui peut également être infini); la pâle présente en section une épaisseur maximum
27 déportéevers le bord d'entrée 24;
cette épaisseur diminue .vers le bord de sortie 25, ce dernier présentant également un angle aigu 26 contenuentre les traces des faces antérieure
28 et postérieure 29 de la pâle, la première de ces lignes ayant un très grand rayon de courbure (qui peut être infini) et la seconde un raypn plus réduit.
Gomme on le voit fig. 18, une coupe pratiquée à l'aide d'un plan radial 30-30, à travers une pâle d'hélice construite conformément à l'invention présente une épaissuer 31 qui va diminuant depuis le moyeu jusqu'à la périphérie ; les lignes qui limitent cette épaisseur étant raccordéssen 32 et 33 des de préférence par/arcs en demi-cercles ou d'éllipse, ou plus généralement par des courbes du second degré.
Dans le cas de pqles reliées directement au moyeu (comme indiqué aux fige. 16 et 17) la coupe exécutée à l'aide d'un plan radial 30-30 ne différera de celle représentée à la fig. 18 que par l'absence de raccordement 33 puisque las surfaces antérieure et postérieure des hélicoïdes sont raccor- dées directement au moyeu.
Comme il va de soi, l'invention ne peut être considérée comme limitée à ce qui a été décrit et représenté, mais comprend également les modifications; par exemple, on pourra supprimer complètement le moyeu et les rais; les surfaces de propulsion des types d'hélices représentés et décrits peuvent être comprises doit entre une surface extérieure continue munie d'ouvertures, soit entre des barreaux formant cage susceptible d'être amenée en rotation et présentant/une extrémité ou à chaque extrémité un système de rais supportant les barres.
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Les modifications de ce genre pourront être apportées sans s'écarter de l'esprit de l'invention. f
REVENDICATIONS 1.- Hélice de propulsion, dans laquelle en vue d'éviter les effets du mouvement de la masse fluide autour du moyeu et les conséquences des pertes auxquelles donne lieu la par-
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tie de la surface hélicoïdale située près du moyeu, cette iù>"< surface est supprimée dans l'espaoe annulaire immédiatement voisin du moyeu; ou comprend tout au moins différents hélico-
Ides qui prennent naissanoe au moyeu mais sont décalés entre- eux le long de l'axe de rotation.
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PATENT OF INVENTION "IMPROVEMENT IN PROPELLERS"
The invention relates to improvements to propellers of all types, capable of working in all fluid media (water or air).
One of the main objects of the invention consists in eliminating the loss of efficiency due to the friction of the fluid surrounding the hub and by the detrimental and retarding action to which gives rise, in the propellers currently used, the surface of the propeller. corresponding to the junction points of the blades with the hub.
For this purpose, a propeller constructed according to the invention is characterized by the following features:
In order to eliminate the aforementioned drawbacks, the active part of the propeller is constituted by a propulsion surface disposed at a given distance from the hub, to which it is connected by means of suitable connecting members, of pre- ' ray-like connection, which spokes can be connected to said surface either at its inner edge or at its edge
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outside.
By virtue of this arrangement of the blades, the thrust centers of the propulsion surfaces, instead of being located near the axis of rotation, are on the contrary considerably removed from the latter.
In addition, the different blades hemmed different helices are mounted on the same axis and arranged at a suitable distance from each other, each helicoid (whose axial development corresponds to the value of the pitch or a fraction of a pitch ) being contained between two consecutive planes, perpendicular to the axis of rotation, so that the movement communicated to the particles of the fluid by one of these blades or propulsion elements, does not hamper the work of the blade or of the following propulsion element.
The spaces between two helicoids arranged in series on the same axis can be used to arrange therein a support for the propeller shaft.
As said, the aforementioned improvements are applicable. to any type of propeller, whatever the number of blades, the pitch, the variation in radius, the number of propulsion elements, the width of each blade, etc.
In leshélices established in accordance with the invention, the fluid can flow freely around the hub and be discharged in a helical direction.
It is also possible to arrange for the mass of fluid to move rapidly away from the hub and from the parts of the blades or of the helical surfaces situated in the vicinity of the hub, said mass being forced back so as to move freely in a direction of helical shape. as well as in the centrifugal direction.
Thanks to the present invention, furthermore, an improvement in the action of the propelling surfaces at the entry edge and at the exit edge is obtained.
For this purpose, the blades have a configuration such
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a cut / of any radius, made through a blade reigning over the whole or a fraction of a pitch., - (i.e. a cut obtained using an imaginary cylinder concentric with the axis of propulsion) shows an acute angle at the entry edge, this angle being formed by the intersection of the traces of the anterior and posterior surfaces of the blades, the first of these surfaces having a lesser radius of curvature and the second surface a greater radius (which can also be infinite).
The point of maximum thickness of the section is moved towards the entry edge, and this thickness / gradually decreasing towards the exit edge. The exit edge also shows an acute angle formed by the intersection of the traces of the anterior ') -) and posterior surfaces of the blades, the former having a very large radius of curvature (which may also be infinite) while the other surface has a smaller radius of curvature. For the same purpose, the sections of the blades in the radial direction have xxxxxxxxxxxxxx decreasing thicknesses from the hub to the periphery, the lines delimiting the thickness of the blade being connected by arcs, preferably in a semi-circle, elliptical or more generally by quadratic curves.
The accompanying drawings show, by way of example only, different embodiments according to the invention;
Fig. 1 shows in elevation a propeller with three blades ruling over a fraction of a pitch; Fig. 2 is a view, at right angles to the previous one, showing the same helix;
Figs. 3 and 4 are seen perpendicular to each other, of a propeller comprising only one helicoid; reigning over the entire pitch;
Fig. 5 is a view, at right angles to the axis of rotation, showing a propeller with two blades, each of which reigns over the entire pitch;
Figs. 6 and 7 are views, perpendicular to each other (like. Figs. 1 and 2), representing a helix. comprising of
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multiple pale reigning only over a portion of pitch arranged in a continuous series, or alternating, xxx in the direction of the axis;
Figs. 8 and 9 represent, like FIGS. 6 and 7, a propeller comprising elements whose relative displacement is 90;
Fig. 10 shows an embodiment comprising a number of propellers mounted in series on a common axis of rotation;
Fig. It shows, in an analogous manner, helicoids, reigning over the whole of a step and alternating between them;
Figs 12 and 13 show a helix similar to the previous one, in which the radius of the generator increases as a function of the pitch or of a series of pitches;
Figs. 14 and 15 show, in an analogous way, a helix similar to the preceding one, but the radius of the generator of which increases in finite quantities for a series of pitches or for a series of fractions of pitches;
Fig. 16 is a la.térale view of a three-blade propeller, the blades of which start from the hub, but are displaced along the axis, at equal distance between them;
Fig. 17 shows a similar execution in which the blades reign over the entire step;
Figs. 18 and 19 are seen, perpendicular to each other, FIG. 18 showing a radial section and FIG. 19 a cut along a circle of radius r.
With particular reference to the drawings, 1 designates the hub, 2 the propeller blades or propulsion elements, 3 the spokes which connect the blades 2 to the hub 1 and which have, at 4, openings distributed around the hub of the 'propeller.
In figs. 10, 11 and 17 we note that the type of propeller recommended is particularly applicable to a type of ship on which a propeller shaft 5 of great length can be mounted, this shaft extending from front to rear and being mounted with the propellers in a recess in the hull.
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In this case, while the fluid particles, set in motion by the first propeller 2 (fig. 10) do not hinder the work of the following propeller, that is to say the propeller 2 ', the energy recovered of the propeller 2 'is larger, this propeller working in a body of water or conditions more favorable than those of the mass in which, at present, the second blade of a propeller of the normal type is working. The spaces, 6, 6 'between the successive propellers serve the indicated purpose or allow the arrangement of an intermediate support for the propeller shaft, 5.
The relative arrangement of the successive propellers on the same shaft can be modified, and adjusted so as to obtain the maximum efficiency of the assembly, the arrangement shown in figs. 10 and 11 constituting a type under certain conditions; depending on the particular mode of use, the offset of a propeller relative to the previous one will be modified.
The other figures, in which the same references designate the same members, show other types of propeller blades and other combinations of propeller blades having different shapes and dimensions.
With particular reference to FIG. 16, the propeller shown comprises three blades ruling over a fraction of
12- -12 steps and included between planes 11, 11 and / 12, 12 / and 13, 13; 13, 13 and 14, 14 normal to the axis of rotation 15, 15 of the propeller; while in fig. 17 the three successive helicoids, offset relative to each other in a suitable manner, are respectively included between the planes 16, 16 and 17, 17 '18, 18 and 19, 19; 20, 20 and 21, 21 normal to the axis of rotation 22, 22 of the propeller.
In Figures 18 and 19, it can be seen that the blades shown in these figures, as well as all the other blades established according to the invention, are shaped so that, if cutting with the aid of a cylindrical surface concentric with the axis of rotation, and
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having a radius r, the entry edge 24 has an acute angle / 23 contained between the traces of the anterior surfaces
28, and posterior 29, the first of these lines having a smaller radius of curvature and the other a greater radius of curvature than that of the first (which can also be infinite); the blade has a maximum thickness in section
27 offset towards the entry edge 24;
this thickness decreases towards the exit edge 25, the latter also having an acute angle 26 contained between the traces of the anterior faces
28 and posterior 29 of the pale, the first of these lines having a very large radius of curvature (which can be infinite) and the second a smaller radius.
As we see in fig. 18, a section made with the aid of a radial plane 30-30, through a propeller blade constructed in accordance with the invention has a thickness 31 which decreases from the hub to the periphery; the lines which limit this thickness being connected 32 and 33 preferably by semi-circular or elliptical arcs, or more generally by second degree curves.
In the case of stakes connected directly to the hub (as shown in figs. 16 and 17) the cut made using a radial plane 30-30 will not differ from that shown in fig. 18 only by the absence of connection 33 since the anterior and posterior surfaces of the helicoids are connected directly to the hub.
As goes without saying, the invention cannot be considered as limited to what has been described and shown, but also includes the modifications; for example, we can completely remove the hub and spokes; the propulsion surfaces of the types of propellers shown and described may lie between a continuous outer surface provided with openings, or between bars forming a cage capable of being rotated and having / at one end or at each end a system of spokes supporting the bars.
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Modifications of this kind can be made without departing from the spirit of the invention. f
CLAIMS 1.- Propeller of propulsion, in which in order to avoid the effects of the movement of the fluid mass around the hub and the consequences of the losses to which the par-
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part of the helical surface located near the hub, this iù> "<surface is removed in the annular space immediately adjacent to the hub; or at least comprises different helical
Ides which originate at the hub but are offset from each other along the axis of rotation.