BE405595A - - Google Patents

Description

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  Perfectionnements apportés aux hélices propulsives 
Cette invention concerne des perfectionnements apportés aux hélices servant à la propulsion et elle est principalementapplicable aux hélices de tout navire se déplaçant sur ou à travers l'eau. L'invention peut aussi être appliquée à une hélice tournant dans une position fixe. 



   Selon la pratique actuelle, on utilise ordinairement les principales caractéristiques suivantes, soit séparé- ment, soit ensemble :
1 - la.plus grande largeur des pales ou ailes entre   l'arête   d'attaque et l'arête de fuite se trouve habituelle- 

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 ment plus près de la tête que du moyeu; 
2 - les pales ou ailes présentent une forme hélicoïdale; 
3 - les pales sont convexes sur leurs surfaces   anté-   rieures propulsives et postérieures;   @   
4 - les arêtes d'attaque et de fuite soit amenées à former un bord présentant en coupe une forme en 7 approxi- mativement symétrique; 
5 - les arêtes d'attaque ne sont pas perpendiculaires à l'arbre, mais s'écartent vers l'arrière suivant la forme de la pale et le pas développé; 
6 - la pale ne se termine pas par une tête vive ;

   
70- les pales ou ailes possèdent un pas par rapport à l'axe de l'arbre porte-hélice. 



   Par contraste avec les caractéristiques générales sus- mentionnées, la présente invention est fondée sur cette constatation qu'en s'en écartant radicalement suivant les directives indiquées dans ce qui suit, on peut construire une hélice propulsive plus efficace. 



   Le but de la présente invention est d'améliorer l'ef- ficacité   à'l'usage,   de réduire le remous non nécessaire dans le fluide et, dans certains cas, d'obtenir les effets utiles d'une hélice sans certains des inconvénients habi- tuels. Elle vise aussi la création d'une hélice ou d'une aile d'hélice utilisant des forces produites par la réaction du fluide qui n'avaient pas été reconnues jusqu'à présent. 



   Les caractéristiques suivantes doivent être trouvées dans l'hélice perfectionnée que prévoit l'invention; il n'est pas nécessaire qu'elles y soient toutes, mais chacune d'elles qui sera signalée à grands traits plus loin, con- 

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 que procure l'invention, bien que l'omission ou la variation de l'une quelconque ou de plusieurs des caractéristiques séparément n'implique pas nécessairement qu'on sort du cadre de l'invention. 



   Selon l'invention, une aile ou pale d'hélice est con- formée de façon que sa surface voisine de son pied soit évasée et que sa surface voisine de sa tête soit inclinée suivant un certain pas. Par "évasée", on entend une partie présentant des perpendiculaires ayant une composante radiale ou tangentielle prédominante et par   "inolinée   sui- vant un certain pas" une partie comportant des perpendi-   oulaires   ayant une composante axiale prédominante.

   De plus, une aile comportant la caractéristique sus-indiquée a une arête d'attaque courbe et une arête de fuite droite puis sa corde de pied est une ligne parallèle à ou inclinée suivant un angle aigu par rapport à l'axe de rotation de l'hélice, et la série de cordes allant du pied à la tête fait des angles croissant par rapport à l'axe au fur et à mesure que ces cordes progressent vers l'extérieur.

   Une aile de ce genre peut avoir la forme engendrée par une plaque avec un bord ou corde de pied virtuellement recti- ligne, une arête de fuite virtuellement rectiligne rencon- trant l'extrémité de fuite de la ligne de pied, et une arête d'attaque suivantune ligne courbe convexe s'étendant de l'extrémité d'attaque de la ligne de pied à la tête, la plaque ainsi conformée étant déformée de façon que l'arête courbe soit placée dans un plan normal à l'axe de rotation et que l'arête de fuite s'incline en avant du pied à la tête, de façon que sa ligne (ou la ligne tracée) coupe le plan suivant un angle aigu. 

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   L'aile ou les ailes de l'hélice selon l'invention ont, de préférence, une tête pointue formée par la convergence de l'arête d'attaque et de l'arête de fuite dans le plan de cette dernière. Dans une aile d'hélice ayant les carac- téristiques sus-indiquées, on préfère adopter une forme d'aile qui ait des sections cambrées de façon asymétrique, la surface d'attaque   (c'est-à-dire   la surface recevant positivement la charge) ayant une corde   reotiligne,   tandis que la surface de fuite est convexe, la profondeur maximum de section étant située plus près de l'arête d'attaque que de l'arête de fuite.

   En pareil cas, la surface de fuite peut aussi suivre une corde pratiquement rectiligne, sauf au voisinage immédiat de l'arête d'attaque où elle est courbée selon une forme convexe pour constituer pour ainsi dire la bosse de la cambrure. Dans une hélice comportant des ailes de ce genre, les arêtes d'attaque de celles-ci ou d'ailes symétriquement opposées peuvent se trouver dans un plan qui soit perpendiculaire à l'axe de rotation, En outre, les arêtes de fuite décrivent ou balaient, en tour- nant, un cône rectiligne circulaire dont la base se trouve vers l'arête d'attaque (et en fait décrire par l'arête d'attaque en rotation) et dont le sommet est teurué vers l'arrière.

   En ce qui concerne l'extrémité de pied de chaque aile, si l'on suppose qu'elle rencontre un cylindre ima- ginaire qui soit co-axial à l'hélice, elle décrit sur. ce cylindre une hélice de pas relativement grand . Les arêtes   j   de fuite des ailes sont dirigées tangentiellement et non pas radialement à l'axe de rotation; La courbure des ailes   est telle que des sections @@   

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 partir d'un axe   coïncidant   avec l'axe de rotation ou voisin de cet axe, cette spirale pouvant avoir la forme   d'Archimède.   



  De plus, la longueur des sections désignées comme spirales diminue progressivement de l'arête d'attaque vers l'arête de fuite et ces sections ne sont pas nécessairement spirales si elles sont prise près de l'arête de fuite. 



   L'invention porte ainsi sur une hélice comportant des pales ou ailes à arêtes de fuite droites, pieds inclinés en hélice solidaires d'un moyeu et arêtes d'attaque placées dans le plan de rotation et courbées en spirale. La spirale est, de   préférence,   telle qu'une tangente à elle, à ou près .au pied, soit à peu près perpendiculaire à une tangente tracée considérablement plus près de la pointe. On constate que, dans une hélice ayant les caractéristiques sus-indiquées, toutes les lignes tracées   d'un   point situé près du pied sur   l'arête   de fuite à l'arête d'attaque sont droites et que toutes les lignes tracées sur la même surface   perpen..   diculairement à ces premières lignes sont courbes. 



   Les dessins annexés représentent une hélice propulsive à deux ailes destinée à être utilisée dans l'eau, construite selon l'invention. 



   La fig. 1 est une vue en perspective de l'hélice, vue de devant et du coté de l'arbre porte-hélice. 



   La fig. 2 est une vue en élévation de face vue le long de la ligne de l'arbre. 



   La fig. 3 est une vue en élévation latérale de l'hélice des figs. 1 et 2. 



   La fig. 4 est une vue en plan de la même hélice. 



   La fig. 5 est une vue montrant le contour d'une lame qui peut être courbée par déformation convenable pour 

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 donner la forme de pale ou dtaile de l'hélice représentée, des coupes superposées de la pale sur toute sa longueur étant représentées sur cette figure. 



   La fig. 6 est une vue en élévation postérieure le long de l'arbre et par conséquent opposée à celle de la fig. 2. 



   On voit sur les dessins que les deux ailes ou pales de l'hélice sont fixées à un moyeu 1, ce dernier présentant, de préférence, une extrémité de fuite hémisphérique indiquée en 1A. Ce moyeu est naturellement destiné à être convena- blement fixé à l'arbre porte-hélice. Deux ailes sont fixées au moyeu, soit en les façonnant d'une seule pièce avec ce moyeu, soit à l'aide de dispositifs de fixation. Chaque aile est formée   tomme   suit : Elle comporte un bord ou arête d'attaque 2, qui est courbe et un bord ou arête de fuite 3, qui est droit. Le bord d'attaque 8 est place dans un seul plan qui est perpendiculaire à l'axe de l'hélice, comme on peut le voir plus clairement dans   le?   figs.   3'et   4.

   Quel que soit le nombre des ailes, on   propose,actuelle.   ment que tous leurs bords ou arêtes   d'attaque   soient placés dans un plan unique. Les bords ou arêtes de fuite 8 des ' ailes opposées ont un aspect conique, comme le montre la fig. 3. La corde de pied de l'aile est imaginée sous la forme d'une ligne droite indiquée en 4 dansles figs. 4 et 5, et le pied de chaque aile se raccorde sansrebroussement avec le moyeu, comme on peut le voir en 5 dans la construc- tion effective. :

  Le pied d'une aile rencontre le moyeu' 1 selon un tracé   hélicoïdal,   c'est-à-dire que le pied est avancé angulairement à la hauteur de   l'arête   d'attaque par rapport à la position de ce pied à la hauteur de l'arête 

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Le pas de l'hélice est incliné suivant un angle aigu par rapport à l'axe de rotation et la section d'une aile est cambrée ; dans l'aile développée que représente la fig. 



   5, elle est plate (comme représenté dans les figs. 5 et 6) sur la surface d'attaque et convexe sur la surface de fuite, bien que la majeure partie de la surface de fuite soit plate, comme indiqué en 7, mais courbée sous une forme convexe en 8 au voisinage immédiat de   l'arête   d'attaque 2. 



   Les sections présentent la même forme de cambrure sur toute l'étendue de l'aile. L'aile de l'hélice représentée est conformée, pour lui donner sa forme, quand une lame du con- tour indiqué dans la fig. 5 a son arête de pied 4 fixée à un moyeu avec l'inclinaison   hélicoïdale,   comme représenté; le pas de l'hélice est tel, dans le cas représenté, qu'il se conforme à un pas de 61 cm. au pied d'une hélice ayant un rayon de .15 cm. et un moyeu de   7'1'6 de   longueur axiale à l'endroit où il est rencontré par l'aile, et la lame est ensuite courbée de façon à diminuer l'angle formé entre la ligne 4 et l'arête 3 jusqu'à ce que l'ar8te 2 se trouve dans un plan unique perpendiculaire à l'axe de l'hélice. 



   C'est grâce à cette déformation qu'est réalisée la pale ou aile telle que représentée. On remarquera que l'arête d'attaque 2 présente alors une forme spirale et que la par- tie plate en 6 (fig. 5) est légèrement convexe et en 7 légèrement concave vers la tête. De plus, des coupes pra- tiquées à travers   l'aile   ou pale, radialement à l'axe, sont spirales et leurs longueurs diminuent de la spirale la plus longue et la.plus courte formée par l'arête d'attaque 2 progressivement vers la partie de fuite; une ligne de coupe de cet ordre est indiquée en X dans les figs. 2 et 3. 

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  En outre, on peut trouver un point, par exemple Y (figs. 1 et 4) sur la surface d'attaque, à proximité étroite de l'ex- trémité de fuite de la corde de pied 4, par rapport auquel toutes les lignes (telles que Z) tracées vers l'arête d'attaque se trouvent être droites (voir fig. 4). De même, on constate que toutes les lignes tracées sur la surface d'attaque perpendiculairement à la ligne Z sont courbes ; pour plus de clarté, une ligne de ce genre est représentée sur la fig. 1 en Z1. 



   On remarquera qu'il résulte de cette conformation que les perpendiculaires de la partie de la surface de l'aile située plus près du pied d'une aile sont tangentielles de façon prédominante à l'axe de rotation, comme par exemple une perpendiculaire P1 dans la fig, 1, tandis que la surface située vers la tête d'aile est inclinée selon un certain pas, c'est-à-dire qu'une perpendiculaire à la surface telle que P2 (fig. 3) a une direction prédominante axiale.   On   remarquera aussi que l'aile a une forme sensiblement trian- gulaire, vue soit en bout, soit en élévation latérale, le triangle étant rectangle ou à peu près rectangle et, en partant de l'avant ou de l'arrière, une projection d'une aile présente la forme générale du triangle, sauf naturel- lement que le bord 2 est courbe.

   Enfin on remarquera (fig.2) que les arêtes ou bords de fuite 3 sont dirigés tangentielle- ment par rapport à un cylindre concentrique à l'axe de l'hélice. 



   Une hélice construite selon les directives sus-indiquées peut, croit-on, fonctionner dans les meilleures conditions avec une seule aile; mais elle peut être à ailes ou pales 

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 et propulse dans le sens de   la   flèche de la fig. 3. Des essais pratiques permettent de constater que l'hélice oons- truite sensiblement comme représenté présente une augmen- tation relative d'efficacité marquée et que le remous produit par une hélice de ce genre ou par le navire sur le- quel elle est montée est de nature nettement différente de celui des hélices ordinaires. Il est également à   présumer   que la cavitation peut être réduite au minimum ou même évitée. 



    REVENDICATICNS   
1.- Une aile d'hélice-conformée de façon que sa sur- face adjacente à son pied soit évasée et sa surface située près de sa tête soit inclinée selon un certain pas.

Claims (1)

1. 2.- Une aile d'hélice suivant la revendication 1, construite avec une arête d'attaque courbe et une arête . de fuite droite, la corde de pied étant une ligne parallèle à (ou inclinée selon un angle aigu par rapport à) l'axe de rotation et la série de cordes en allant du pied à la tête faisant des angles croissant par rapport à l'axe.

   3.- Une aile d'hélice suivant la revendication 1, ayant la forme produite par une plaque avec un bord ou corde de pied virtuellement reotiligne, une arête d'attaque virtuellement reotiligne rencontrant l'extrémité de fuite de la ligne de pied, et une arête d'attaque formée suivant une ligne courbe convexe s'étendant de l'extrémité d'attaque de la ligne de pied à la tête, la plaque ainsi conformée étant déformée de façon que le bord courbe soit placé dans un plan normal à l'axe de,rotation et que l'arête de fuite s'incline vers l'avant du pied à la tête de l'aile de manière que la ligne(eu la ligne produite) coupe ce plan <Desc/Clms Page number 10> suivant un angle aigu.

   4.- Une aile chélice suivant l'une quelconque des reven- dications précédentes, ayant une tête effilée formée par la convergence des arêtes de fuite et d'attaque dans le plan de cette dernière.

   5.- Une aile d'hélice suivant l'une quelconque des revendications précédentes, comportant des sections cambrées asymétriquement, la surface d'attaque ayant une corde sensi- blement rectiligne et la surface de fuite étant convexe, la profondeur maximum de section se trouvant plus près de l'arête d'attaque que de l'arête de fuite.

   6.- une aile d'hélice suivantl'une quelconque des revendications précédentes, comportant des sections cambrées asymétriquement, la surface d'attaque ayant une corde sensi- blement rectiligne et la surface de fuite étant convexe, la profondeur maximum de section se trouvant plus près de l'arête d'attaque que de l'arête de fuite et la surface de fuite ayant une corde sensiblement rectiligne sauf au voi- sinage immédiat de l'arête d'attaque.

   7.- Une hélice possédant des ailes selon les revendica- tions précédentes, les arêtes d'attaque d'ailes symétrique- ment opposées (ou de toutes les ailes) se trouvant dans un seul plan qui est normalement coupé par l'axe de rotation.

   8.- Une hélice comportant une ou plusieurs ailes selon les revendications précédentes, dont les arêtes de fuite décrivent ou balaient en tournant un cône circulaire recti- ligne dont la base est tournée vers l'arête d'attaque et le sommet vers l'arrière.

   9. - Une hélice comportant une ou plusieurs ailes selon <Desc/Clms Page number 11> laquelle le pied de chaque aile décrit une hélice de pas relativement grand à l'endroit où il rencontre un cylindre qui est co-axial à l'hélice. lo.- Une hélice comportant une ou plusieurs ailes selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'arête ou les arêtes de fuite sont tangentielles et non radiales à l'axe de rotation si on les projette ou regarde axialement.

   Il.- Une aile d'hélice conformée avec une arête de fuite droite, un pied incliné en hélice solidaire d'un moyeu, et une arête d'attaque placée dans le plan de rotation et courbé en spirale.

   12.- Une aile d'hélice courbée de son pied à sa tête (de même qu'effilée de son pied à sa tête) de façon que des sections de cette aile prises dans le plan de rotation suivent sensiblement une spirale engendrée à partir d'un axe coïncidant avec l'axe de rotation ou voisin de cet axe.

   13.- Une aile suivant la revendication 12, dans laquelle la spirale a la forme d'Archimède.

   14.- Une aile suivant la revendication'12, dans laquel- le les sections mesurent leur plus grande longueur à la hauteur de l'arête d'attaque ou près de cette arête et diminuent progressivement de longueur vers l'arête de fuite.

   15. - Une aile suivant la revendication 11, dans laquelle la courbe spirale est telle qu'une tangente à cette courbe à la hauteur du pied ou près du pied soit à peu près perpendiculaire à une tangente près de la tête.

   16.- Une aile suivant l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans laquelle toutes les lignes <Desc/Clms Page number 12> tracées d'un point situé sur la-surface d'attaque près de l'extrémité de fuite du pied à l'arête d'attaque sont des lignes droites.

   17.- Une aile suivant la revendication 16, dans la- quelle toutes les lignes tracées sur la même surface et per- pendiculairement aux lignes droites mentionnées sont courbes.

   18.- Une aile-suivant la revendication 17, dans laquelle . le sommet de la courbe devance la tête d'aile d'approximati- vement 60 par rapport à l'axe de l'hélice.

   19.- Uhe hélice ayant des ailes conformes à l'une quelconque des revendications précédentes, construite sen- siblement comme décrit à l'aide des dessins.

   20.- Une hélice comportant plusieurs ailes reliées à un moyeu, construite et fonctionnant normalement en substance comme décrit et représenté.

   21. - Comme produit industriel nouveau, une hélice comportant une seule .aile.