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Propulseur.
La présente invention se rapporte à, des propulseurs et a pour objet de tirer le meilleur parti des avantages que présentent les propulseurs à vis et à compression; de réduire donsiérablemetn les pertes de force, ce qui augmente la puissance de l'appareil; de réduire les pertes subies dans le fluide, dans le sens radial et le sens axial et de transformer par suite la plus grande partie possible de l'effort de rotation en poussée longitudinale afin d' augmenter la puissance de propulsion; d'égaliser le pres- sion du fluide sur toute la longueur de chaque aube, de manière à réduire les pressions inégales dans la colonne de fluide projetée ;
de construire les aubes de manière à introduire des forces centripètes pour vaincre les pertes radiales et axiales qui résultent généralement de la force centrifuge et de la pression inégale dues à la rotation du propulseur autour'de son axe; de faire un propulseur ayant
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une ou plusieurs aubes et muni de faces arrière qui sont combinées avec les faces arctives des aubes, de manière à éliminer les pertes par frottement et les courants para- sites ; de construire les aubes de manière à untroduire des forces de compression dans leur plan de rotation et à transformer ces fon en forces longitudinales sans per- te appréciable; de réduire enfin beaucoup les surfaces de basse pression sur la face arrière de chaque aube de pro pulseur;
Le dessin ci-annexé représente :
- fig. L, en élévation, les faces actives des au- bes; - fig, 2, une vue de profil; - fig, 3 une série de vues en coupe schématiques le long de plans perpendiculaires à une des aubes, en des points de plus en plus éloignés du moyeu en allant vess la pointe.
Le propulseur 10 comprend son moyeu 11 et plusieurs aubes 18. Le moyeu est cylindrique et est muni d'un trou de clavette 13 pour fixer le propulseur à un arbre moteur.
Le propulseur représenté sur le dessin a trois au- bes, mais celles-ci peuvent être en nombre quelorsuqes Le propulseur tourne dans le sens de la flèche indiquée sur la figure 1 pour créer une pression longitudinale dans le fluide, dans le sens de la flèche de la figure 2. Bien entendu, le sens longitudinal du mouvement de l'appareil, quand il est employé comme propulseur est opposé icelui indiqué par la flèche de.la figure 2.
Sur les figures 1 et 2, les aubes sont courbées dans le sens de la rotation et à l'opposé du sens longi- tudinal de la marche du propulseur, attandu qutavec cette structure, les pertes radiales et longitudinales peuvent
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être diminuées. Cela résulte du mode de construction des éléments du propulseur.
Le côté actif de chaque aube comprend une face an- gulaire 14 pour l'impulsion, une face 15 pour la compres- sion et une face auxiliaire 16. Chacune des faces 14 est divisée dans sa longueur suivant un angle 17 pour former les surfaces d'impulsion 18 et 19 qii sont légèrement in- clinées l'une par rapport à l'autre. Dans l'ensemble, la face d'impulsion 14 de chaque aube peut être considérée com de toute droite dans le sens transversal depuis le bord d'entrée 20 jusqu'au bord opposé de la face d'impulsion.
Si l'on se reporte à la figure 3, on voit que le pas d'inclinaison de la face d'impulsion de chaque aube va en diminuant depuis l'extrémité moyeu jusqu'à l'extrémité en pohte . Cette gradation sert à compener les .vitesses liné- aires variables de rotation des diverses parties des aubes
La face de compression 15 forme un angle droit avec le sens de rotation pour introduire des forces de compres- sion dans le fluide dans lequel fonctionne le propulseur; l'introduction de ces forces circonférentielles est trans- formée en forces longitudinales pour faire échapper le fluide à grande vitesse, dans la direction de la flèche (figure 2). Sur la figure 3 la face de compression est re- lativement large au centre de chaque aube et elle diminue de larg eur vers les extrémités.
Il a été reconnu que si la face arrière de l'aube a une forme correspondante à celle des faces actives 14 et 15, une aire de basse pression sera formée à l'arrière de la face de compression, ce qui provoque des pertes sen- sibles par torsion, Aussi a-t-on formé la face arrière en deux sections, une section principale 21 et une section auxiliaire 22, la première étant coextensible avec la face
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14 et s'étendant depuis le bord d'entrée de l'aube jusque près de la jonction des faces 14 et 15. La face arrière auxiliaire 22 va de l'extrémité arrière de la face 21 au bord arrière 23. Le pas de la face d'impulsion augmente vers 1 extrémité intérieure de l'aube, et c'est le cas aussi pour la section 21 de la face arrière.
En pratique, un excellent rendement a été obtenu avec une face 21 for- mée près de l'extrémité extérieure de l'aube avec une in clinaison d'environ 18 degrés sur le plan de rotation, et en augmentant le pas jusqu'à 38 degrés environ en un point peu distant du moyeu, le's parties restantes de la face 21 du côté du moyeu étant à environ 30 degrés d'inclinaison par suite de limitations imposées par la structure. Sur la figure 3, les angles de la face 21 par rapport au plan de rotation sont indiqués pour divers points pris le long de cette face.
La face 22 va du bord arrière de la face 21 au bord arrière 23 de l'aube, et la face auxiliaire forme un angle. Sur la figure 1, la face 16 augmente de largeur à partir de chaque bout pour atteindre le maximum de sa lar- geur au point 24. Depuis ce point jusqu'au bout de l'aube, la face 22 présente une inclinaison uniforme qui va en augmentant par rapport au plan de rotation vers l'extrémité intérieure.
La face 16, assez large, est légèrement indin"e par rapport au plan de rotation. Sa plus grande largeur est dans sa partie centrale; par cet agencement, on dimne les pertes que subissent les forces de compression, produi- tes par la face.15. Il est à noter ici que, sans la face auxiliaire 16 le fluide comprimé tendrait à s'échapper, derrière le bord arrière de l'aube, en courants parasites, donnant lieu à des pertes sensibles, puisque les forces
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produites ne seraient pas utilisées en totalité. La face 16 est efficace pour éliminer ces courants parasites dans le fluide comprimé, et le rendement du propulseur s'en trouve bien amélioré.
(la face 14 a sa plus grande largeur dans sa partie centrale, au point 25 indiqué sur la figure 2. Avec cette structure, la force considérable introduite par la partie centrale de chaque aube peut servir à vaincre les forces centrifuge et centripète engendrées par les extrémités in- terne et externe des aubes.
Une perte considérable de force de torsion sera éprouvée sa la face arrière auxiliaire 22 forme un angle droit avec le plan de rotation, c'est à dire si elle est parallèle à la face de compression 15. Avec la face 22 rrprésentée sur le dessin, un effet de ligne de courant est créé pour la face arrière de l'aube, ce qui diminue l'introduction des aires de basse pression et des pertes en torsions, parce que la forme indiquée par la face 22 permet aussi l'emploi de la face active auxiliaire 16.
Le fonctionnement de l'appareil a lieu comme suit:
La face d'impulsion 14 crée une poussée directe du fluide dans le sens de la flèche de la figure 2. La courbure de la face dd compression dans le sens de la ro- tation de l'aube, ainsi que la courbure vers les extrémi- tés, à l'opposé du sens longitudinal du mouvement, dimi nuent beaucoup les pertes radiales et longitudinales dues aux forces centrifuge et centripète et d'autres causes.
Dès lors, la plus grande perte venant de la face d'impulsé on 14 se fera par glissement le long de l'aube dans le sans transversal, vers la face de compression 16? Le fluide échappé de la face d'impulsion intercepté par la face de compression 16 seront soumis à l'action de cette face pour
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créer une pression circonférentielle appréciable qui sera transformée en une pression longitudinale dans le sens de la flèche de la figure 2, de sorte que le fluide s'échappe- ra longitudinalement à grande vitesse.
La variation du pas de la face d'impulsion et la forme transversale de cette face coopèrent avec les autres particularités de la structure pour égaliser la poussée longitudinale effectuée et neutraliser les forces centri- fuge et centripète. La face de compression 15 tend ausis à stabiliser l'action de la face d'impulsion , tandis que la face active auxiliaire 16 tend à empêcher la création de courants parasites dans le fluide sous pression qui s'échappe de la face de compression 15. Il est clair que l'agencement de la face arrière principale 21 par rapport à la face 14, et l'accroissement de l'angle de position de la face 22 diminuent beaucoup les frottements contre lesquels doit réagir la force de rotation du propulseur, de sorte qu'il faut un effort moteur moindre pour action- ner un propulseur de dimensions données.
Il a été dit que la face 14 crée une poussée direc- te dans le sens de l'axe de rotation; or beaucoup de forces engendrées par une telle face d'impulsion sont dans le plan de rotation du propulseur et, par suite, la face d'impul- sion aide efficacement la face de compression relativement étroite à produire des forces de compression. Dans ces conditions, on a reconnu qu'en pratique, il faut que la fa- ce d'impulsion soit plus large que la face de compression, et qu'une ligne reliant un point du bord d'entrée 20 à un point correspondant pris sur la ligne de jonction des faces 15 et 16 doit faire un angle de 45 degrés ou de moins de 45 degrés, avec le plan de rotation.
Toutefois pour un appareil servant d'une manière générale comme propulseur,
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les proportions relatives des parties et les angles sous lesquels elles sont représentées sur le dessin permettent un rendement élevé qui ne peut être obtenu avec les pro- pulseurs actuellement employés.
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Thruster.
The present invention relates to thrusters and its object is to make the most of the advantages of screw and compression thrusters; therefore greatly reduce losses of force, which increases the power of the apparatus; to reduce the losses undergone in the fluid, in the radial direction and the axial direction and consequently to transform the greatest possible part of the rotational force into longitudinal thrust in order to increase the propulsive power; equalizing the pressure of the fluid along the entire length of each vane, so as to reduce unequal pressures in the projected column of fluid;
to construct the vanes in such a way as to introduce centripetal forces to overcome the radial and axial losses which generally result from the centrifugal force and the uneven pressure due to the rotation of the propellant about its axis; to make a thruster having
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one or more blades and provided with rear faces which are combined with the arctive faces of the blades, so as to eliminate friction losses and parasitic currents; to construct the blades in such a way as to introduce compressive forces into their plane of rotation and to transform these bodies into longitudinal forces without appreciable loss; finally, to greatly reduce the low pressure surfaces on the rear face of each propeller blade;
The attached drawing represents:
- fig. L, in elevation, the active faces of the blades; - Fig, 2, a side view; - Fig, 3 a series of schematic sectional views along planes perpendicular to one of the blades, at points more and more distant from the hub going bladder the tip.
The thruster 10 comprises its hub 11 and several vanes 18. The hub is cylindrical and is provided with a key hole 13 for fixing the thruster to a motor shaft.
The propellant shown in the drawing has three blades, but these can be any number of propellants.The propellant rotates in the direction of the arrow shown in figure 1 to create longitudinal pressure in the fluid, in the direction of the arrow of figure 2. Of course, the longitudinal direction of movement of the apparatus, when it is used as a propellant, is opposite to that indicated by the arrow of figure 2.
In Figures 1 and 2, the vanes are curved in the direction of rotation and away from the longitudinal direction of the thruster travel, whereas with this structure, radial and longitudinal losses can.
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be reduced. This results from the mode of construction of the elements of the thruster.
The active side of each vane comprises an angular face 14 for impulse, a face 15 for compression and an auxiliary face 16. Each of the faces 14 is divided along its length at an angle 17 to form the surfaces d. The pulse 18 and 19 qii are slightly tilted relative to each other. Overall, the impulse face 14 of each vane can be viewed as a straight line in the transverse direction from the entry edge 20 to the opposite edge of the impulse face.
Referring to Figure 3, we see that the pitch of the inclination of the impulse face of each blade decreases from the hub end to the tip end. This gradation is used to compensate for the variable linear speeds of rotation of the various parts of the blades.
The compression face 15 forms a right angle with the direction of rotation to introduce compressive forces into the fluid in which the propellant operates; the introduction of these circumferential forces is transformed into longitudinal forces to cause the fluid to escape at high speed, in the direction of the arrow (figure 2). In FIG. 3 the compression face is relatively wide at the center of each blade and it decreases in width towards the ends.
It has been recognized that if the rear face of the vane has a shape corresponding to that of the active faces 14 and 15, a low pressure area will be formed behind the compression face, which causes sensory losses. sibles by torsion, So we formed the rear face in two sections, a main section 21 and an auxiliary section 22, the first being coextensible with the face
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14 and extending from the entry edge of the blade to near the junction of faces 14 and 15. Auxiliary rear face 22 extends from the rear end of face 21 to rear edge 23. The pitch of the impulse face increases towards 1 inner end of the blade, and this is also the case for section 21 of the rear face.
In practice, excellent performance has been obtained with a face 21 formed near the outer end of the vane with an inclination of about 18 degrees on the plane of rotation, and increasing the pitch to 38. approximately degrees at a point not very distant from the hub, the remaining parts of the face 21 on the side of the hub being at approximately 30 degrees of inclination as a result of limitations imposed by the structure. In FIG. 3, the angles of the face 21 with respect to the plane of rotation are indicated for various points taken along this face.
Face 22 goes from the rear edge of face 21 to the rear edge 23 of the vane, and the auxiliary face forms an angle. In Figure 1, face 16 increases in width from each end to reach its maximum width at point 24. From this point to the end of the blade, face 22 exhibits a uniform inclination which will vary. increasing with respect to the plane of rotation towards the inner end.
The face 16, quite wide, is slightly indin "e with respect to the plane of rotation. Its greatest width is in its central part; by this arrangement, the losses suffered by the compressive forces produced by the face are reduced. 15. It should be noted here that, without the auxiliary face 16, the compressed fluid would tend to escape, behind the rear edge of the blade, in parasitic currents, giving rise to appreciable losses, since the forces
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produced would not be used in full. The face 16 is effective in eliminating these parasitic currents in the compressed fluid, and the efficiency of the propellant is thereby greatly improved.
(face 14 has its greatest width in its central part, at point 25 indicated in figure 2. With this structure, the considerable force introduced by the central part of each vane can be used to overcome the centrifugal and centripetal forces generated by the inner and outer ends of the blades.
A considerable loss of torsional force will be experienced its the auxiliary rear face 22 forms a right angle with the plane of rotation, that is to say if it is parallel to the compression face 15. With the face 22 shown in the drawing, a current line effect is created for the rear face of the blade, which reduces the introduction of low pressure areas and torsional losses, because the shape indicated by face 22 also allows the use of the auxiliary active face 16.
The device works as follows:
The impulse face 14 creates a direct thrust of the fluid in the direction of the arrow in FIG. 2. The curvature of the compression face in the direction of the rotation of the vane, as well as the curvature towards the ends. - tees, opposite to the longitudinal direction of movement, greatly reduce radial and longitudinal losses due to centrifugal and centripetal forces and other causes.
Therefore, the greatest loss coming from the impulse face 14 will occur by sliding along the blade in the transverse free, towards the compression face 16? The fluid escaped from the impulse face intercepted by the compression face 16 will be subjected to the action of this face for
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create an appreciable circumferential pressure which will be transformed into a longitudinal pressure in the direction of the arrow in Figure 2, so that the fluid will escape longitudinally at high speed.
The variation of the pitch of the impulse face and the transverse shape of this face cooperate with the other features of the structure to equalize the longitudinal thrust effected and to neutralize the centrifugal and centripetal forces. The compression face 15 also tends to stabilize the action of the impulse face, while the auxiliary active face 16 tends to prevent the creation of parasitic currents in the pressurized fluid which escapes from the compression face 15. It is clear that the arrangement of the main rear face 21 relative to the face 14, and the increase in the position angle of the face 22 greatly reduce the friction against which the rotational force of the thruster must react, so that less motor effort is required to operate a thruster of given dimensions.
It has been said that the face 14 creates a direct thrust in the direction of the axis of rotation; however, many of the forces generated by such an impulse face are in the plane of rotation of the thruster, and therefore the impulse face effectively assists the relatively narrow compression face in producing compressive forces. Under these conditions, it has been recognized that in practice, it is necessary that the impulse face be wider than the compression face, and that a line connecting a point of the entry edge 20 to a corresponding point taken on the junction line of faces 15 and 16 must make an angle of 45 degrees or less than 45 degrees, with the plane of rotation.
However, for an apparatus serving generally as a propellant,
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the relative proportions of the parts and the angles at which they are shown in the drawing allow a high efficiency which cannot be obtained with the propellers presently employed.