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pour hélice réglable
Quand. l'Ingénieur élabore un projet d'hélice pour une application quelconque, par exemple pour aéronef (avion, hélicop- tère, gyroplane, autogire, dirigeable, etc...) ou pour bateau hydro.plane etc.. ou,pour ventilateur.-..etc...-il peut le faire . en visant des buts très différents, par exemple un record'de vitesse, d'altitude.) de distance, de durée, d'économie', 'etc... ou un compromis entre ces diverses performances. Mais jusqu.'ici, ces divers buts s'excluent généralement l'un l'autre, chacun
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d'eux exigeant une hélice spécialement établie pour son cas.
L'invention décrite ci-dessous a pour oojet une hélice réglableà nombre quelconque de pales, pour toutes applications, qui pe@t réaliser à e..le seule plusieurs de ces buts.
Elle est caractérisée par le fait qu'un au moins des bords de chaque pale, bord avant et/ou arrière, de préférence
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le bord arrière seul, est articulé et réglable 8. volonté.
Les auteurs de la présente invention avaient primitivement imaginé d'aopliquer catte caractéristique uniquement a:. l'obtention d'une hélice aéromotrice donnant, "lalgré l'irrégularité du vent, une puissance constante, le réglage étant effectué automatique- ruent par la vitesse du vent. Cette précédente invention a été décrite dans leur demande de brevet français n 455.615 du
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25 Février Bzz+1 et leur demande de premier certificat d'addiLion n 40.118 du 21 Juillet 1942, ayant pour titre: "Perfectionnement ait hélices aérornotrices", Le no velle invention constitue donc une nouvelle applicatica de cette pâle a bords articulés réglables, aoplicatj-on qui permet d'obtenir des avantages très importants dans des domaines
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,0 ifférents.
Suivant la forme de réalisation proférée, le volet de fuite
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de chaque pâle est constitué par p1usie .rs parties, échelonnées le long de La pale, qui sont réglées individuellement. L'effet important de ce dispositif sera expliqué plus loin.
L'invention comporte en outre d'autres caractéristiques qui res ortiront de ce qui suit A titre d'exemple, on a, décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé, avec divers détails, deux'formes de réalisa- tion de cette hélice réglable. -
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La figure i représente schémal.iqueient une pale d'une hélice, à volets de fuite multiples, vue de face suivant l'axe du. moyeu ;
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Les figures 2 à 5 sont des' schémas explicatifs ; .La figure 6 représente, avec plus de détails et à plus grande échelle que la figure I, en élévation latérale, partie. en coupe, une' pale d'une hélice à volet de fuite unique, et la figure 7 en est une coupe normale par le plan VII-VII de la figure 6 ;
La figure 8 montre le détail de charnières d'articulation établies pour s'opposer aux effets de la 'force centrifuge sur le volet de fuite articulé.
Suivant la figure I, chaque paie I de l'hélice réglable, implantée rigidement dans le moyeu 2, est pourvue d'un volet de fuite, articulé, réglable, constitué de trois parties 3, 4, 5, échelonnées le long de la pale; du moyeu à l'extrémité, des trois parties étant solidaires respectivement des trois arbres de commande 6,' 7, 8 montés télescopiquement l'un dans l'autre.
La'coupe II-II de la' figure 1 faite au travers du volet de fuite médian 4 montre en figure'2 la'section de la pale, établie suivant un profil aérodynamique, et la position variable du vol, et de fuite 4, braqué (position 4'), ou débraqué (position 4").
On va exp iquer ci-dessous l'effet important qui est obtenu par le sectionnement-du volet de fuite en plusieurs parties.
L'effet connu d'une augmentation de concavité d'un profil de pale est d'augmenter la portance de ce profil;-inversement, pour uhe diminution de concavité.' De même cette variation de concavité entraîne une variation du rapport de la portance de la trainance, c'est-à-dire de la finesse du profil, laquelle est l'un des éléments essentiels'du rendement, elle contribue donc à réduire ou à améliorer le rendement.
La portance et -la trainance sont liées à la. grandeur et à la, direction'de la vitesse relative des filets d'air'par rapport à chaque section droite de pale, vitesse relative qui, pour une - vitesse de rotation donnée grandit depuis.le pied'de la,pale jusqu'à son extrémité; on conçoit donc que l'angle de réglage
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des volets ne doive pas, pour atteindre un et': et déterminé, être le même tout au long de la pale, mais que sa valeur dépend du point considéré de la pale.
C'est l'absence d'organe doseurs du genre deces volets multiples, qui faitl'imperfection et l'incorrection de la solution d'hélice réglable couramment appliquée sous le nom de "pas régleblo", ce qui consiste en une rotation -le la pale, tout d'un bloc, dans son emmanchement dans le moyeu.
A titre d'exemple, on peut indiquer que si un avion propulsé en palier à la vitesse de 60/m/sec. par une hélice pas réglable de I m 85, tournant à 31 tou@ss/sec., passe en réglant L'on hélice à la montée à pleine puissance avec une vitesse de 40 @/sec., l'angle d'incidence de la. vitesse relative de l'air sur les diverses sections droites de chaque pale est en excès notable, et variable le long de la paie, sur l'angle d'incidence qui serait correct en raison ,le la variation de la vitesse relative qui s'est produite en grandeur et en direction aux divers points de la paie;
soit ici en excès environ de 2 au pout de la pale, de 7 aux trois quarts (à partir du moyeu), de 9 au milieu, de 12 au premier tiers, ce qui montre bien l'incorrection dela solution des paies à pasréglable tournant tout d'un bloc, et donc d'un même angle, dans Leur emmanchement.
Au contraire, la rectification des incidences se fera de façon correcte par les volet;-', multiples 3, 4, 5 échelonnés sur la longueur de la pale, volets articulés sur les axes télésco- piques concentriques 6, 7, 8 l'axe le plus gros 6 commandant le volet 3 le plus proche du mo;eu dont la correction nécessaire est la plus ample, le suivant moins gros 7, commandait le volet sui- vant 4, de correction moins ample, etc...
Ces -axes 6, 7, 8 sont noyés dans l'épaisseur de la pale, ¯ce qui est possible en raison de leur faible diamètre,' par exemple une douzaine de millimètres, pour le plus gros 6, ce qui su@fit, les actions aérod namiques qui agissent ici en torsion, étant relativement faibles vers les ' . queues des profils de .section tandis qu'elles;'sont fortes vers les becs, et les efforts centrifuges qui tendent à les
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arracher radialement étant eux.-mêmes modestes du fait que ces volets, qui peuvent d'ailleurs être creux, sont construits légèrement..
La.figure I montre une disposition à la fois avantageuse
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et rationnelle: la ligne des abres.téléscopi.Ques 6, 'J, 8 s'enfonce radialement dans la direction approximative, centre d'hélice'9/ l'axe extrême 8 placé très près du bord ne dispose dans ce cas, pour s'y noyer, que d'unemodeste épaisseur de profil, mais il n'a précisément.besoin que d'un faible diamètre, tandis que l'axe 6, le plus proche du moyeu, qui a besoin de la plus forte épaisseur, passe dans la région épaisse du profil du pied, lui-même plus épais.'
Cette disposition est encore, et surtout, rationnelle à' un autre titre..En effet, elle correspond dès-volets d'autant plus longs transversalement qu'ils s'approchent, davantage du moyeu,'ce qui, comme on va le montrer;
permet de réduire l'ensemble'des volets àunseul, lequel suffiraà assurer 'l'adaptation-correcte et'exacte.
En effet,, la valeur de l'angle de correction de la corde qui jointle bec de la pâle au bord de fuite du volet'est 'eh
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raison directe due la.1dnguéur relative du .vol et par rapport à la'longueur totale .du profil; les ,figures 3 et 4, qui sont des - coupes à travers les volets 5 et 3 (plans de coupe -111-111' et
IV-IV de la figure 1), dans lesquelles les volets 5'et 3;de'
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longueurs, inégales, ont tourné d'un même angle, m,'montrent que cela aboutit à un angle -de correction P1 beaucoup-plus fort, dans le cas d'un volet long-3', quel'angle de correction P2 d'un volet court 5'.
Dans l'exemple--cité plus haut, et avec un profil expérimenté en soufflerie par les 'inventeurs, le débraquage correctif des trois voléts distincts de la figure I, 's'ils avaient tous la même longueur relativement aux diverses sections de la pale (longueur relative par exemple de 25 %)', devrait être d'environ
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3 vers le bout, 5 aux trois quarts (à partir du moyeu), 14 au milieu, et 21 au premier tiers. On constate sur la figure 5, représentant cette courbe, que ces débraquages suivent une progression sensiblement uhiforme et linéaire car les points 5 , 14 et 21 sont à peu près en ligne droite.
Cela montre qu'un volet de fuite unique de silhouette approximativement triangulaire, ou trapézoïdale, pourra fournir à lui seul la correction à peu près exacte aux diverses distances du moyeu.
A plus forte raison, deux ,volets de fuite le permettraient. Et ainsi cet artifice permet d'échapper à la nécessité théorique d'un grand nombre de volets de fuite correcteurs. Bien entendu ce, ou ces volets de fuite auronb la forme voulue pour réaliser la forme générale hélicoîde de la pale.
Le,, ou les, axes de commande '6, 7, 8 tourneront des angles convenables sous l'action de leviers non représentés facile à loger dans le capot ovoïde II dont on recouvre d'ordinaire le moyeu et la partie centrale de l'hélice en vue de les profiler pour diminuer leur résistance à la. pénétration dans l'air. C'est à l'abri de cet organe que viendra aboutir la tringleriedont le point de départ sera une manette à la portée du pilote, lequel en principe n'a pas besoin deservo moteur intermédiaire Tour effectuer sa manoeuvre, les efforts aérodynamiques sur les queues des sections de profils alaires étant, comme on le sait, très modérés.
Le dispositif de commande d'une pale à volet unique repré-- sentée en figure 6 est comme suit. Du carter du moteur II sort l'arbre 12 sur lequel est fixé par des clavettes 13 le manchon 14 sur lequel sont fixés les corps 15 des pales d'hélice. Dans les demi-charnières 1.6-17 fixées à l'arrière de cette partie 15 peut tourner l'arbre 18 quiporte, grâce aux demi charnières 19-20 qui en sont solidaires, le volet de fuite unique 21.
Pour commander les arbres 18 des volets de fuite 21 de'toutes
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les pales, il est prévu sur'la partie arrière 22 du manchon porte-hélice 14, qui est rainuré, une bague coulissante 23 portant deux disques 24-25. Cette bague peut être déplacée ..au moyen d'une, tige 26 portant deux galets engagés.de part et d'autre du disque 24.;
elle commande par le disque 25 un doigt 27 solidaire de l'extrémité de l'arbre 18'et portant deux galets a cheval' sur ce disque. '
A noter encore, du point de vue constructif, que cette' solution dispense de l'emmanchement compliqué et laborieux qu'exigent les hélices à pas réglable ordinaires.pour aire- tourner la pale toute entière, emmanchement qui- est soumis à des efforts-centrifuges considérables, se chiffrant par dizaine de tonnes.
Dans l'exemple suivant l'invention, l'ensemble'des volets '(ou le volet unique) réalisé en' tôle, de- duralumin de I m/m d'épaisseur pèserait à peine 300 Grammes et son effort centrifuge à plein régime serait d'à peine 500 Kilos, effort de traction facile à tenir par l'axe '27 (ou le système d'axes 6, 7, 8). On peut même soustraire' entièrement ce système à l'effort centrifuge en faisant supporter cet effort par des charnières bloquées sur le corps avant de la pale,.le système d'axes n'ayant plus alors qu'à assurer'l'orientation du système de volets ce qui permettra de le réaliser avec une extrême légèreté et en épaisseur très minime.
Suivant la figure 8, qui, est un détail agrandi de la .., 'figure 6, ce dispositif de charnière est constitué, comme suit: l'arbre tubulaire de commande 18, actionné par le do@gt 2? est solidaire de prolongements plus minces 28-29. L'extrémité du type .28 est coiffée par une bague 30, pourvue d'un épaulement
31, qui en est solidaire ainsi que du collier 32 de la demi-char- nière 20 fixée sur le volet de fuite 21. Le tube 29 tourne à frottement doux dans uné bague 33 pourvue ','un épaulement 34 et fixée dans le collier 35 de la demi-charnière 17 montée sur le corps 15 de la pale. L'autre charnière 16-19' est établie de la même façon.
La force, centrifuge agissant sur le volet 21 appuie .. les épaulements 31 des demi-charnières'qui sont solidaires de
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ce volet contre les épaulements 34 des demi-charnières qui sont solidaires de la partie avant 15 de la pale. On a aissi un po@nt d'aopui solide pour s'opposer à ces efforts.
L'articulation du volet de fuite sera établie de préférence de façon que le débraquage de ce volet puisse.atteindre une amplitude telle que le sens de la résultante de forces agissant sur cette surface soit inversé; on pourra ainsi se servir de l'hélice comme frein sans oranger son sens de rotation.
REVENDICATIONS
Ayant ainsi décrit notre invention et nous réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications nécessaires, nous revendiquons comme notre propriété exclusive et privative.
1 - Hélice réglable pour toutes applications, caractérisée par le fait qu'un au moins des bords de chaque pale, bord avant et:on. arrière, de préférence le bord arrière seul, est articulé et réglable à volonté.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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for adjustable propeller
When. the Engineer develops a propeller project for any application, for example for an aircraft (airplane, helicopter, gyroplane, autogyro, airship, etc.) or for a hydro.plane boat, etc., or for a fan. - .. etc ... - he can do it. by aiming for very different goals, for example a record 'of speed, altitude.) of distance, duration, economy', 'etc ... or a compromise between these various performances. But so far, these various goals are generally mutually exclusive, each
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of them requiring a propeller specially designed for its case.
The invention described below is aimed at an adjustable propeller with any number of blades, for all applications, which can achieve several of these purposes on its own.
It is characterized by the fact that at least one of the edges of each blade, front and / or rear edge, preferably
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the rear edge alone, is articulated and adjustable 8. will.
The authors of the present invention had originally imagined to apply only a characteristic catte :. obtaining a wind-powered propeller giving, "despite the irregularity of the wind, a constant power, the adjustment being carried out automatically by the speed of the wind. This previous invention was described in their French patent application No. 455,615 of
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February 25, Bzz + 1 and their request for the first certificate of addition n 40.118 of July 21, 1942, entitled: "Improvement of air-powered propellers", The new invention therefore constitutes a new applicatica of this blade with adjustable articulated edges, aoplicatj -on which allows to obtain very important advantages in areas
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, 0 ifferent.
Depending on the embodiment made, the escape shutter
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of each blade is made up of several parts, staggered along the blade, which are individually adjusted. The important effect of this device will be explained later.
The invention also comprises other characteristics which will emerge from the following By way of example, two embodiments of this propeller have been described below and shown in the appended drawing, with various details. adjustable. -
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Figure i shows schémal.iqueient a blade of a propeller, with multiple leakage flaps, front view along the axis of. hub;
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Figures 2 to 5 are explanatory diagrams; Figure 6 shows, in more detail and on a larger scale than Figure I, in side elevation, part. in section, a 'blade of a propeller with a single trailing shutter, and FIG. 7 is a normal section through the plane VII-VII of FIG. 6;
Figure 8 shows the detail of articulation hinges established to oppose the effects of centrifugal force on the articulated trailing flap.
According to Figure I, each pay I of the adjustable propeller, rigidly implanted in the hub 2, is provided with a trailing flap, articulated, adjustable, consisting of three parts 3, 4, 5, staggered along the blade ; from the hub to the end, the three parts being respectively integral with the three control shafts 6, '7, 8 mounted telescopically one inside the other.
The 'section II-II of' figure 1 made through the median trailing flap 4 shows in figure '2 the section of the blade, established according to an aerodynamic profile, and the variable position of the flight, and of trailing 4, steered (position 4 '), or disengaged (position 4 ").
The important effect which is obtained by severing the leakage shutter into several parts will be explained below.
The known effect of an increase in the concavity of a blade profile is to increase the lift of this profile; - conversely, for a decrease in concavity. Similarly, this variation in concavity causes a variation in the ratio of the lift to the drag, that is to say of the fineness of the profile, which is one of the essential elements of the efficiency, it therefore contributes to reducing or improve performance.
The lift and the drag are related to the. magnitude and direction 'of the relative velocity of the air streams' with respect to each straight section of the blade, relative speed which, for a given rotational speed increases from the foot of the blade to its end; it is therefore understood that the adjustment angle
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flaps must not, in order to reach a and ': and determined, be the same throughout the blade, but that its value depends on the point considered on the blade.
It is the absence of a metering device of the kind of these multiple flaps, which makes the imperfection and the incorrectness of the adjustable propeller solution commonly applied under the name of "pas régleblo", which consists of a rotation. the blade, all in one piece, in its fitting in the hub.
As an example, it can be indicated that if an airplane propelled in level at the speed of 60 / m / sec. by a not adjustable propeller of I m 85, turning at 31 t @ ss / sec., passes by adjusting the propeller on the rise to full power with a speed of 40 @ / sec., the angle of incidence of the. Relative air speed over the various straight sections of each blade is in noticeable excess, and variable along the way, on the angle of incidence which would be correct due, to the variation in the relative speed which would is produced in magnitude and direction at the various points of pay;
either here in excess of approximately 2 at the tip of the blade, of 7 to three quarters (from the hub), of 9 in the middle, of 12 in the first third, which clearly shows the incorrectness of the payroll solution with adjustable rotating step all of a block, and therefore from the same angle, in their fitting.
On the contrary, the incidence correction will be done correctly by the flaps; - ', multiples 3, 4, 5 staggered over the length of the blade, flaps articulated on the concentric telescopic axes 6, 7, 8 the axis the larger 6 controlling the shutter 3 closest to the mo; eu whose necessary correction is the largest, the next smaller 7, commanding the next shutter 4, with less correction, etc ...
These -axes 6, 7, 8 are embedded in the thickness of the blade, ¯ which is possible due to their small diameter, 'for example a dozen millimeters, for the larger 6, which suffices, the aerod namic actions which act here in torsion, being relatively weak towards the '. tails of profiles of .section while they; 'are strong towards the beaks, and the centrifugal forces which tend to them
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tear radially being themselves modest due to the fact that these shutters, which may incidentally be hollow, are constructed slightly.
Figure I shows an arrangement that is both advantageous
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and rational: the line of telescopic abres.téléscopi.Ques 6, 'J, 8 sinks radially in the approximate direction, the center of the helix'9 / the extreme axis 8 placed very close to the edge does not have in this case, for drown there, only a modest thickness of profile, but it precisely needs only a small diameter, while the axis 6, closest to the hub, which needs the greatest thickness, passes into the thick region of the profile of the foot, which is itself thicker. '
This arrangement is still, and above all, rational in 'another way ... In fact, it corresponds to flaps that are all the longer transversely as they approach, more of the hub,' which, as we will show ;
makes it possible to reduce all 'of the shutters to one, which will suffice to ensure' correct and exact adaptation.
Indeed, the value of the angle of correction of the cord which joins the nose of the blade to the trailing edge of the shutter is' eh
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direct reason due to the relative length of the flight and compared to the total length of the profile; the, Figures 3 and 4, which are - sections through flaps 5 and 3 (section planes -111-111 'and
IV-IV of figure 1), in which the shutters 5 'and 3; of'
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lengths, unequal, turned by the same angle, m, 'show that this results in a much stronger correction angle P1, in the case of a long shutter-3', than the correction angle P2 d 'a short shutter 5'.
In the example - cited above, and with a profile experienced in a wind tunnel by the 'inventors, the corrective release of the three distinct voléts of figure I,' if they all had the same length relative to the various sections of the blade (relative length for example 25%) ', should be about
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3 towards the end, 5 three-quarters (from the hub), 14 in the middle, and 21 in the first third. It can be seen in FIG. 5, showing this curve, that these disengages follow a substantially uhiforme and linear progression since points 5, 14 and 21 are roughly in a straight line.
This shows that a single trailing flap of roughly triangular, or trapezoidal, silhouette will on its own be able to provide roughly exact correction at various hub distances.
A fortiori, two escape shutters would allow it. And thus this artifice makes it possible to escape the theoretical necessity of a large number of corrective escape shutters. Of course this or these trailing flaps will have the desired shape to achieve the general helical shape of the blade.
The, or the control pins 6, 7, 8 will turn suitable angles under the action of levers not shown easy to accommodate in the ovoid cover II which is usually covered the hub and the central part of the propeller in order to profile them to reduce their resistance to. penetration into the air. It is in the shelter of this organ that the linkage will end, the starting point of which will be a lever within the reach of the pilot, who in principle does not need the intermediate Tour motor to perform its maneuver, the aerodynamic forces on the tails sections of wing profiles being, as we know, very moderate.
The device for controlling a single-shutter blade shown in FIG. 6 is as follows. From the motor housing II comes the shaft 12 on which is fixed by keys 13 the sleeve 14 on which are fixed the bodies 15 of the propeller blades. In the half-hinges 1.6-17 fixed to the rear of this part 15 can turn the shaft 18 which carries, thanks to the half-hinges 19-20 which are integral with it, the single escape shutter 21.
To order the shafts 18 of the escape flaps 21 of all
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the blades, it is provided sur'la rear part 22 of the propeller sleeve 14, which is grooved, a sliding ring 23 carrying two discs 24-25. This ring can be moved ..by means of a rod 26 carrying two rollers engaged.de either side of the disc 24 .;
it controls by the disc 25 a finger 27 integral with the end of the shaft 18 'and carrying two rollers astride' on this disc. '
It should also be noted, from a construction point of view, that this' solution dispenses with the complicated and laborious fitting required by ordinary adjustable pitch propellers. To rotate the entire blade, fitting which is subjected to stresses. Considerable centrifuges, amounting to ten tons.
In the example according to the invention, the whole 'of the shutters' (or the single shutter) made of sheet metal, of duralumin I m / m thick would weigh barely 300 grams and its centrifugal force at full speed would be barely 500 Kilos, tractive effort easy to hold by the '27 axis (or the system of axes 6, 7, 8). This system can even be completely removed from the centrifugal force by having this force supported by hinges blocked on the front body of the blade, the system of axes then only having to ensure the orientation of the blade. shutter system which will allow it to be made with extreme lightness and very minimal thickness.
According to Figure 8, which is an enlarged detail of ..., 'Figure 6, this hinge device is constituted as follows: the tubular control shaft 18, actuated by the do @ gt 2? is integral with thinner extensions 28-29. The end of the .28 type is capped by a ring 30, provided with a shoulder
31, which is integral with it as well as with the collar 32 of the half-hinge 20 fixed on the escape shutter 21. The tube 29 rotates gently in a ring 33 provided with a shoulder 34 and fixed in the collar 35 of the half-hinge 17 mounted on the body 15 of the blade. The other 16-19 'hinge is established in the same way.
The centrifugal force acting on the shutter 21 supports .. the shoulders 31 of the half-hinges' which are integral with
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this flap against the shoulders 34 of the half-hinges which are integral with the front part 15 of the blade. There has been a strong support point to oppose these efforts.
The articulation of the trailing flap will preferably be established so that the release of this flap can reach an amplitude such that the direction of the resultant of forces acting on this surface is reversed; the propeller can thus be used as a brake without changing its direction of rotation.
CLAIMS
Having thus described our invention and reserving the right to make any necessary improvements or modifications to it, we claim as our exclusive and private property.
1 - Adjustable propeller for all applications, characterized by the fact that at least one of the edges of each blade, front edge and: on. rear, preferably the rear edge alone, is articulated and adjustable at will.
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