Procédé de propulsion d'un navire et installation pour la mise en aeuvre de ce procédé Le présent brevet a pour objets un procédé de propulsion d'un navire muni d'au moins. une hélice aérienne et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Diverses tentatives ont été faites d'entrainer un navire au moyen d'une hélice aérienne propulsive. Jusqu'à présent ces tentatives n'ont pas été très heu reuses, en particulier en raison du diamètre démesu rément grand qui doit être conféré à de telles hélices. On a essayé, pour remédier à cet inconvénient, de remplacer l'hélice aérienne unique par plusieurs héli ces de plus petit diamètre. Malgré cela l'encombre ment de ces hélices est resté trop grand, ce qui pose des problèmes de diverses. natures difficiles à résoudre.
Le but du présent brevet est de permettre un emploi rationnel de l'hélice aérienne dans la propul sion de navires, fournissant ainsi un mode de pro pulsion tout à fait économique. Le principe sur lequel est basée l'invention consiste en une navigation mixte, à la voile et à moteur, ce dernier n'étant qu'auxiliaire. L'hélice aérienne sert alors à la fois de voile lors de la navigation utilisant la force propul sive du vent, et d'organe propulseur lors de la navi gation à moteur.
Cette dernière n'étant qu'auxiliaire, on peut se contenter d'un rendement inférieur à celui qui serait exigé dans le cas d'une navigation unique ment à moteur, de sorte que des hélices d'un dia mètre inférieur à celui qu'impose le calcul théori que peuvent être adoptées sans que l'économie de la navigation en soit sensiblement affectée. En outre la navigation à voile utilisant une hélice aérienne comme organe de prise au vent présente de gros avantages par rapport à la navigation à voile clas sique:
ainsi, un bâtiment donné ne peut générale- ment pas être équipé d'une voilure de surface opti mum, du fait qu'une telle voilure nécessiterait, pour sa man#uvre, un équipage trop nombreux pour être rentable. La manoeuvre d'une ou de plusieurs hélices à pas variable jouant le rôle de voile consiste sim plement à faire varier le pas, et ne nécessite qu'un équipage réduit. De ce fait, la surface maximum de prise au vent peut être aisément atteinte sans que l'équipage ait à devenir plus nombreux que pour une simple navigation à moteur.
Le procédé de propulsion objet du brevet pourra être ainsi particulièrement avantageux pour le trans port du fret dans les cas où la durée du transport ne joue qu'un rôle secondaire ; il est caractérisé par le fait qu'on utilise ladite hélice soit comme organe de prise au vent, cette hélice, orientable dans toutes les directions, fonctionnant alors comme une voile, soit comme organe propulseur, l'hélice étant alors entraînée mécaniquement, soit encore simultanément comme organe de prise au vent et comme organe propulseur,
et qu'on fait varier le pas de ladite hélice en fonction du mode de propulsion adopté.
L'installation objet du brevet est caractérisée par le fait que le navire est muni d'un dispositif moteur et d'au moins une hélice aérienne à pas réversible, orientable dans toutes les directions de manière que l'hélice puisse être utilisée soit comme organe de prise au vent et fonctionner ainsi comme une voile, tournant librement, soit comme organe propulseur, entraînée par le moteur, soit à la fois comme organe propulseur et comme organe de prise au vent, son pas étant déterminé d'après le mode de propulsion désiré.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé objet du brevet, et une variante. La fig. 1 est une vue en élévation d'un navire. La fig. 2 est une vue d'un détail, à échelle agran die, avec coupes partielles.
Les fig. 3 et 4 représentent schématiquement le principe des deux modes de propulsion à la voile et à moteur , et la fig. 5 est une vue en élévation d'une variante. Le navire représenté dans la fig. 1 comprend une coque 1 dont le pont supérieur 2 porte un bâti en forme de pylône 3, à l'extrémité duquel est montée une hélice aérienne 4. Cette dernière est à pas varia ble et peut être orientée dans toutes les directions autour du pylône 3.
Les caractères constructifs de cette hélice n'ont pas été représentés en détail, étant connus, par exemple dans le domaine des éoliennes, et étant étrangers à la présente invention.
L'hélice 4 est reliée à un moteur Diesel 5 (qui pourrait être remplacé par exemple par une turbine à vapeur) par un dispositif de transmission compre nant un arbre vertical 6, un dispositif de liaison entre ce dernier et l'arbre 7 de l'hélice, logé dans un carter 8, et un dispositif de liaison entre l'arbre 6 et le moteur 5, logé dans un carter 9.
Ce dernier dispositif de liaison comprend des organes démulti plicateurs ainsi qu'un accouplement débrayable qui permet soit de relier le moteur à l'hélice, soit au contraire de libérer cette dernière du moteur. Ces différents dispositifs sont connus en mécanique de sorte qu'ils n'ont pas été représentés en détail.
Le navire ainsi équipé peut être utilisé, soit à voile , soit au moteur, avec des avantages men tionnés dans l'introduction Lorsque la propulsion est assurée par le moteur (fig. 3), et l'hélice entraînée dans le sens de la flèche 10, ses pales 11 occupant la position représentée dans la fig. 3, c'est-à-dire formant un angle a positif avec la direction de leur déplacement, la poussée se produit suivant la flèche 12. L'air est aspiré par l'hélice suivant les flèches 13.
Pour passer à la propulsion à voile (fig. 4), il faut inverser le pas de l'hélice, l'angle a devenant négatif. Si dans cette position de l'hélice le vent souffle suivant la direction des flèches 14, l'hélice tourne, ses pales se déplaçant suivant la direction de la flèche 15 et la poussée se produit dans le sens de la flèche 16, c'est-à-dire dans le même sens que dans le cas de la propulsion à moteur.
L'hélice tournant librement sous l'action du vent, elle offre une prise au vent équivalente à celle d'une voile dont la surface serait celle du cercle 17 (fig. 1) dans lequel s'inscrit l'hélice. Comme on le voit, il suffit d'accoupler ou de désaccoupler le moteur et l'hélice et d'inverser le pas de celle-ci pour passer d'un mode de propulsion à l'autre.
Lors de la navigation à moteur on modifiera la vitesse du navire en faisant varier le pas de l'hélice, alors qu'en naviguant à la voile , cette variation du pas de l'hélice équivaut à une modification de. la surface de la voilure.
Le moteur décrit pourra être remplacé par tout autre dispositif d'entraînement mécanique. On pourra par exemple munir l'hélice de réacteurs situés au voisinage des extrémités de ses pales. Du gaz y sera alors amené par des canalisations comprenant un joint à rotule dans le moyeu de l'hélice.
La variante de la fig. 5 diffère de la forme d'exé cution des fig. 1 et 2 par le fait que le navire 18 est équipé de deux hélices aériennes 19 au lieu d'une seule. Le diamètre de chacune d'elles est réduit par rapport au diamètre que devrait avoir une hélice unique.
Il est à remarquer que les deux modes de pro pulsion - voile et moteur - peuvent être utilisés simultanément, en une combinaison quelconque. En effet, il existe une gamme continue de combinaisons entre les deux modes purs décrits ci-dessus.
Method for propelling a ship and installation for implementing this method The present patent relates to a method for propelling a ship fitted with at least. an aerial propeller and an installation for implementing this method.
Various attempts have been made to train a ship by means of an overhead propeller. Until now, these attempts have not been very successful, in particular because of the disproportionately large diameter which must be given to such propellers. To remedy this drawback, attempts have been made to replace the single aerial propeller by several smaller diameter propellers. Despite this, the size of these propellers remained too great, which poses various problems. natures difficult to solve.
The aim of the present patent is to allow a rational use of the aerial propeller in the propulsion of ships, thus providing a completely economical mode of propulsion. The principle on which the invention is based consists of mixed navigation, sailing and motor, the latter only being an auxiliary. The aerial propeller then serves both as a sail during navigation using the propulsive force of the wind, and as a propellant during motorized navigation.
The latter being only auxiliary, one can be satisfied with an output lower than that which would be required in the case of a navigation only with engine, so that propellers of a diameter less than that which requires the theoretical calculation that can be adopted without the economy of navigation being significantly affected. In addition, sailing using an overhead propeller as a wind-catching device has major advantages over conventional sailing:
thus, a given vessel cannot generally be equipped with an optimum surface wing, because such a wing would require, for its operation, too many crew to be profitable. The operation of one or more variable-pitch propellers playing the role of a sail simply consists of varying the pitch, and requires only a small crew. As a result, the maximum windproof surface can be easily reached without the crew having to become more numerous than for simple motor navigation.
The propulsion process that is the subject of the patent may thus be particularly advantageous for the transport of freight in cases where the duration of the transport plays only a secondary role; it is characterized by the fact that the said propeller is used either as a member of the wind, this propeller, orientable in all directions, then functioning as a sail, or as a propelling member, the propeller then being driven mechanically, or again simultaneously as a wind-catching device and as a propelling device,
and that the pitch of said propeller is varied as a function of the mode of propulsion adopted.
The installation covered by the patent is characterized by the fact that the ship is provided with a motor device and at least one air propeller with reversible pitch, orientable in all directions so that the propeller can be used either as a device. to take in the wind and thus function as a sail, turning freely, either as a propelling member, driven by the motor, or both as a propelling member and as a member of the wind, its pitch being determined according to the mode of propulsion longed for.
The drawing represents, by way of example, an embodiment of an installation for the implementation of the process which is the subject of the patent, and a variant. Fig. 1 is an elevational view of a ship. Fig. 2 is a view of a detail, on an enlarged scale, with partial sections.
Figs. 3 and 4 schematically represent the principle of the two modes of propulsion by sail and by motor, and FIG. 5 is an elevational view of a variant. The vessel shown in fig. 1 comprises a hull 1, the upper deck 2 of which carries a frame in the form of a pylon 3, at the end of which is mounted an overhead propeller 4. The latter is of variable pitch and can be oriented in all directions around the pylon 3 .
The constructive features of this propeller have not been shown in detail, being known, for example in the field of wind turbines, and being foreign to the present invention.
The propeller 4 is connected to a Diesel engine 5 (which could be replaced for example by a steam turbine) by a transmission device comprising a vertical shaft 6, a connecting device between the latter and the shaft 7 of the propeller, housed in a housing 8, and a connecting device between the shaft 6 and the motor 5, housed in a housing 9.
This latter connection device comprises demulti-folding members as well as a disengageable coupling which makes it possible either to connect the engine to the propeller, or on the contrary to release the latter from the engine. These different devices are known mechanically so that they have not been shown in detail.
The vessel thus equipped can be used, either under sail or with the engine, with the advantages mentioned in the introduction When the propulsion is provided by the engine (fig. 3), and the propeller driven in the direction of the arrow 10, its blades 11 occupying the position shown in FIG. 3, that is to say forming a positive angle α with the direction of their displacement, the thrust occurs along arrow 12. The air is drawn in by the propeller along arrows 13.
To switch to sail propulsion (fig. 4), the propeller pitch must be reversed, the angle a becoming negative. If in this position of the propeller the wind blows in the direction of arrows 14, the propeller rotates, its blades moving in the direction of arrow 15 and the thrust occurs in the direction of arrow 16, it is that is to say in the same direction as in the case of motor propulsion.
The propeller rotating freely under the action of the wind, it offers a wind grip equivalent to that of a sail whose surface would be that of the circle 17 (fig. 1) in which the propeller is inscribed. As can be seen, it suffices to couple or disconnect the motor and the propeller and to reverse the pitch of the latter to switch from one propulsion mode to another.
When sailing with a motor, the speed of the ship will be modified by varying the pitch of the propeller, while when sailing under sail, this variation of the pitch of the propeller is equivalent to a modification of. the surface of the airfoil.
The motor described can be replaced by any other mechanical drive device. For example, the propeller could be fitted with reactors located in the vicinity of the ends of its blades. Gas will then be brought there by pipes comprising a ball joint in the hub of the propeller.
The variant of FIG. 5 differs from the embodiment of FIGS. 1 and 2 by the fact that the ship 18 is equipped with two aerial propellers 19 instead of just one. The diameter of each of them is reduced compared to the diameter that a single propeller should have.
It should be noted that the two modes of propulsion - sail and motor - can be used simultaneously, in any combination. Indeed, there is a continuous range of combinations between the two pure modes described above.