Pale d'hélice. L'invention a pour objet une pale d'hélice telle que tout en obtenant un rendement élevé, la construction en soit plus simple, tandis que la pale répond mieux aux désidé- rata de la pratique que celles proposées jus qu'à présent.
On sait que le rendement maximum d'une hélice propulsive implique l'obtention d'une pression et d'une vitesse axiale constantes dans toute la surface balayée, et certains modes de construction connus sont propres à procurer des hélices à haut rendement, mais toutefois de conformation compliquée.
Or, étant donné la tendance générale actuelle d'avoir recours aux procédés de fon derie pour la construction de ces hélices, il importe de donner aux pales la forme la plus simple.
Parmi les hélices à haut rendement, cel les considérées jusqu'à présent comme les plus avantageuses comportent un pas géomé trique maximum dans la section voisine du moyeu en même temps qu'une largeur crois- sante de pale vers le moyeu. Précisément, ce type d'hélice, en raison surtout de la variation du pas géométrique, présente des difficultés de moulage considérables et néces site des modèles et méthodes de fonderie compliqués et dispendieux.
En outre, pour cette même raison, et du fait également de l'accroissement de largeur vers le moyeu, ce dernier doit obligatoire ment présenter un développement axial con sidérable. Le poids élevé de l'hélice qui en résulte implique naturellement une construc tion appropriée des organes de support et autres du ventilateur et influence défavora blement le coût d'établissement de ce dernier.
Si par l'artifice du dédoublement des pales, on cherche à remédier à l'inconvénient de ce grand développement axial du moyeu, on aboutit soit à l'impossibilité d'exécution dans certains cas, soit à des difficultés de fonderie encore plus marquées, comme notam ment lorsque le dédoublement nécessite une seconde rangée de pales en retrait de la première.
L'invention évite ces inconvénients. L'objet de l'invention est une pale d'hé lice, de pas géométrique constant, compor tant des sections à profil aérodynamique et procurant une poussée axiale constante dans toute la surface balayée, dans laquelle l'épais seur relative, la courbure relative et la lar geur sont maxima à l'intersection de la pale et du moyeu.
Il résulte en effet des études et recher ches expérimentales des demandeurs que l'on peut obtenir une pression constante dans toute la surface balayée par une pale d'hé lice à profil aérodynamique si, tout en main tenant le pas géométrique constant, on fait varier convenablement la courbure relative et l'épaisseur relative des sections de la pale en même temps que la largeur de celle-ci de telle façon que ces valeurs croissent à mesure que l'on se rapproche du moyeu.
Il faut entendre par épaisseur et cour bure relatives d'un profil aérodynamique, les valeurs, rapportées à la largeur de la section considérée, de l'épaisseur du profil prise à son maximum et de l'ordonnée maximum de la ligne médiane de ce profil.
Dans les ventilateurs hélicoïdes qui pré sentent un pas géométrique maximum à l'in tersection de la pale et du moyeu, on sait que la chute de pression est compensée par l'emploi de grands angles d'attaque, d'où résulte l'accroissement du pas géométrique vers le moyeu. Toutefois, l'angle d'attaque maximum utilisable pour les profils aérody namiques des pales d'hélices propulsives et de ventilateurs est d'environ<B>80,</B> les angles d'attaque de valeur plus élevée conduisant à un accroissement de la résistance sans augmentation de la poussée.
Si on prend comme angle d'attaque moyen un angle de 40; lorsque cet angle devient 80, la poussée augmente de 20 à 25%.
Or, il résulte des recherches et expérien ces précitées, que, toutes choses égales, si l'on part, par exemple, d'une épaisseur rela tive de 0,075 et d'une courbure relative de même valeur, couramment utilisées pour des pressions moyennes, et si l'on double, par exemple, l'épaisseur relative en lui donnant la valeur 0,15, on trouve que la poussée augmente d'environ 15 0%; si la valeur de la courbure relative est doublée, la poussée augmente d'environ 200/0.
L'accroissement combiné de l'épaisseur relative et de la courbure relative permet donc très aisément d'atteindre par ce moyen au résultat obtenu en accroissant l'angle d'attaque.
Dans la construction des pales d'hélice suivant l'invention, la courbure relative, l'épais seur relative et la largeur des sections suc cessives de la pale peuvent varier de telle façon que la courbure relative, l'épaisseur relative et la largeur soient maxima à l'inter section de la pale et du moyeu.
L'accroissement de chacun de ces élé ments - courbure relative, épaisseur relative et largeur - peut étre continu; il peut éga lement s'effectuer par paliers; chacun des éléments peut conserver une valeur constante sur une étendue plus ou moins importante de la longueur de la pale et ensuite croître plus rapidement; enfin, tout accroissement que devrait recevoir certains éléments sui vant sa loi normale d'accroissement peut être remplacé par un accroissement plus marqué d'autres éléments.
En établissant des pales d'hélice comme il est dit ci-dessus, on pourra naturellement donner au bord d'attaque, une forme rectili gne en regardant l'hélice de face, c'est-à-dire suivant l'axe de rotation. Des hélices com portant des pales conformées de cette façon sont toutefois bruyantes.
On a constaté pouvoir sensiblement réduire le bruit occasionné par la rotation de l'hélice si, au lieu de donner au bord d'attaque une forme rectiligne, on lui donne au contraire une forme courbe, de préférence concave.
Il en est de même du bord arrière, et on peut donner à l'un au moins des bords de la pale une forme courbe, si l'on regarde l'hélice de face, c'est-à-dire suivant son axe de rotation; la courbure communiquée au bord sera de préférence concave.
En vertu des mêmes considérations, l'un au moins des bords de la pale, vue de côté, peut recevoir une conformation courbe et, de préférence, concave.
Les dessins annexés montrent, à titre d'exemple, un mode d'exécution préféré. Dans ces dessins Fig. 1 est une vue de face d'une hélice; Fig. 2 est un diagramme constructif d'une pale; Fig. 3 est une vue de côté, partiellement en coupe, de l'hélice de la fig. 1, suivant la ligne 3-3 de cette figure; Fig.4 est une vue partielle, à plus grande échelle, de la fig. 1; Fig. 5 est un diagramme montrant les variations de largeur, d'épaisseur relative et de courbure relative d'une pale d'hélice sui vant la longueur de cette dernière.
En se référant tout d'abord à la fig. 2, XX désigne l'axe de rotation,.<I>o m</I> le rayon du moyeu et<I>o p</I> le
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<I>a b, a'</I> b1... désignent, représentées de façon conventionnelle, les sections successives obtenues suivant<I>a c, a' cl...,</I> de dixième en dixième de la longueur de la pale, le bord d'attaque étant rectiligne et les sections rabattues dans le plan de figure.
On voit que les cordes a p,<I>al p, a2 p</I><B>...</B> se rejoignent au point<I>p</I> sur l'axe XX, mon trant que le pas géométrique est constant.
Les largeur, courbure relative et épaisseur relative croissent, d'autre part, progressive ment depuis la section a c, en direction du moyeu.
Dans les fig. 1 et 3, on a représenté de face et vue de côté, partie en coupe, une hélice dont les pales sont établies conformé ment à la fig. 2, mais dont le bord d'attaque e a été ramené à un profil courbe, concave, aussi bien en vue de face que de côté.
On voit que dans ces conditions le bord arrière f prend également une forme concave. Dans la fig. 4, qui montre à échelle agrandie une pale de l'hélice de la fig. 1, les sections successives<I>a b, a'</I> b1... ont été rabattues autour des charnières a c, a' cl... et l'on y remarque plus clairement les varia tions de largeur, épaisseur relative et cour bure relative, du reste indiquées dans la fig. 5 respectivement par les courbes q, r et s montrant l'accroissement continu des valeurs de ces fonctions à mesure que l'on se rap proche du moyeu.
Par application de l'invention, on obtient les hélices à haut rendement, facilement exécutables par moulage, dont le moyeu pré sente un développement axial réduit et qui sont par suite d'un faible poids; elles sont en outre relativement silencieuses. Il va de soi que l'hélice représentée n'est qu'un exemple auquel on pourra apporter des modifications sans s'écarter de l'esprit de l'invention; notamment, comme il a été indiqué, les accroissements de la largeur, de l'épaisseur relative et de la courbure relative pourraient, tout en étant progressifs, ne pas être continus, mais procéder par paliers suc cessifs; certains de ces éléments pourraient rester constants sur une étendue plus ou moins considérable de la longueur et ensuite varier de façon marquée;
enfin, on peut com penser un accroissement moindre, qui peut aller jusqu'à l'absence d'accroissement, de certains de ces éléments sur une,portion de là longueur de la pale par l'accroissement plus prononcé de l'un au moins des éléments restants.
Propeller blade. The object of the invention is a propeller blade such that, while obtaining high efficiency, the construction thereof is simpler, while the blade responds better to the requirements of practice than those proposed hitherto.
It is known that the maximum efficiency of a propeller propeller involves obtaining a constant pressure and axial speed throughout the swept area, and certain known construction methods are suitable for providing high efficiency propellers, but however of complicated conformation.
Now, given the current general tendency to resort to foundry processes for the construction of these propellers, it is important to give the blades the simplest shape.
Among the high efficiency propellers, those considered heretofore to be the most advantageous comprise a maximum geometric pitch in the section adjacent to the hub at the same time as an increasing width of the blade towards the hub. Precisely, this type of propeller, mainly because of the variation of the geometric pitch, presents considerable molding difficulties and requires complicated and expensive models and foundry methods.
In addition, for this same reason, and also because of the increase in width towards the hub, the latter must necessarily present a considerable axial development. The resulting high weight of the propeller naturally implies a suitable construction of the supporting and other members of the fan and adversely affects the cost of establishing the latter.
If by the artifice of the doubling of the blades, one seeks to remedy the drawback of this great axial development of the hub, one ends up either in the impossibility of execution in certain cases, or in even more marked casting difficulties, as in particular when the doubling requires a second row of blades set back from the first.
The invention avoids these drawbacks. The object of the invention is a propeller blade, of constant geometric pitch, comprising sections with an aerodynamic profile and providing a constant axial thrust throughout the swept area, in which the relative thickness, the relative curvature and the width are maximum at the intersection of the blade and the hub.
It results in fact from the studies and experimental research of the applicants that it is possible to obtain a constant pressure in the entire surface swept by a propeller blade with an aerodynamic profile if, while keeping the geometric pitch constant, one varies suitably the relative curvature and the relative thickness of the sections of the blade at the same time as the width of the latter so that these values increase as one approaches the hub.
The relative thickness and curvature of an aerodynamic profile should be understood to mean the values, related to the width of the section considered, of the thickness of the profile taken at its maximum and of the maximum ordinate of the median line of this profile. .
In axial fans which present a maximum geometric pitch at the intersection of the blade and the hub, it is known that the pressure drop is compensated by the use of large angles of attack, which results in the increase geometric pitch towards the hub. However, the maximum angle of attack that can be used for the airfoils of the propeller blades and fans is about <B> 80, </B> with higher value angles of attack leading to an increase resistance without increasing thrust.
If we take as the average angle of attack an angle of 40; when this angle becomes 80, the thrust increases by 20 to 25%.
However, it results from research and experiential these aforementioned, that, all things being equal, if we start, for example, from a relative thickness of 0.075 and a relative curvature of the same value, commonly used for average pressures , and if we double, for example, the relative thickness by giving it the value 0.15, we find that the thrust increases by about 150%; if the value of the relative curvature is doubled, the thrust increases by about 200/0.
The combined increase in the relative thickness and the relative curvature therefore makes it very easy to achieve by this means the result obtained by increasing the angle of attack.
In the construction of the propeller blades according to the invention, the relative curvature, the relative thickness and the width of the successive sections of the blade can vary such that the relative curvature, the relative thickness and the width are maxima at the intersection of the blade and the hub.
The increase in each of these elements - relative curvature, relative thickness and width - can be continuous; it can also be done in stages; each of the elements can keep a constant value over a greater or lesser extent of the length of the blade and then grow more rapidly; finally, any increase which certain elements according to its normal law of increase should receive may be replaced by a more marked increase in other elements.
By establishing the propeller blades as said above, we can naturally give the leading edge a rectilinear shape by looking at the propeller from the front, that is to say along the axis of rotation. . Propellers with blades shaped in this way are however noisy.
It has been observed that the noise caused by the rotation of the propeller can be significantly reduced if, instead of giving the leading edge a rectilinear shape, it is, on the contrary, given a curved shape, preferably concave.
The same is true of the rear edge, and at least one of the edges of the blade can be given a curved shape, if we look at the propeller from the front, that is to say along its axis of rotation; the curvature imparted to the edge will preferably be concave.
By virtue of the same considerations, at least one of the edges of the blade, viewed from the side, may receive a curved and, preferably, concave conformation.
The accompanying drawings show, by way of example, a preferred embodiment. In these drawings, Fig. 1 is a front view of a propeller; Fig. 2 is a constructive diagram of a blade; Fig. 3 is a side view, partially in section, of the propeller of FIG. 1, taken on line 3-3 of this figure; Fig.4 is a partial view, on a larger scale, of fig. 1; Fig. 5 is a diagram showing the variations in width, relative thickness and relative curvature of a propeller blade along the length of the latter.
Referring first to FIG. 2, XX designates the axis of rotation ,. <I> o m </I> the radius of the hub and <I> o p </I> the
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<I> ab, a '</I> b1 ... denote, represented in a conventional manner, the successive sections obtained following <I> ac, a' cl ..., </I> from tenth to tenth of the length of the blade, the leading edge being rectilinear and the sections folded in the plane of the figure.
We see that the strings ap, <I> al p, a2 p </I> <B> ... </B> meet at point <I> p </I> on axis XX, however the geometrical step is constant.
The width, relative curvature and relative thickness increase, on the other hand, progressively from section a c, in the direction of the hub.
In fig. 1 and 3, there is shown from the front and side view, part in section, a propeller whose blades are established in accordance with FIG. 2, but the leading edge of which has been reduced to a curved, concave profile, both in front view and from the side.
It can be seen that under these conditions the rear edge f also takes a concave shape. In fig. 4, which shows on an enlarged scale a blade of the propeller of FIG. 1, the successive sections <I> ab, a '</I> b1 ... have been folded back around the hinges ac, a' cl ... and we can more clearly see the variations in width, relative thickness and relative curvature, moreover indicated in fig. 5 respectively by the curves q, r and s showing the continuous increase in the values of these functions as one gets closer to the hub.
By application of the invention, high efficiency propellers are obtained, easily executable by molding, the hub of which exhibits reduced axial development and which are consequently of low weight; they are also relatively silent. It goes without saying that the propeller shown is only an example to which modifications can be made without departing from the spirit of the invention; in particular, as has been indicated, the increases in width, relative thickness and relative curvature could, while being progressive, not be continuous, but proceed in successive stages; some of these elements could remain constant over a more or less considerable extent of the length and then vary markedly;
finally, one can understand a lesser increase, which can go as far as the absence of increase, of some of these elements over a portion of the length of the blade by the more pronounced increase of at least one. of the remaining items.