Procédé pour améliorer le rendement -d'une hélice et dispositif pour la mise en pratique du procédé. Cette invention se rapporte aux hélices pro pulsives et sustentatrices et a pour but de réduire l'influence mutuelle nuisible des pales, de permettre d'augmenter dans une proportion quelconque le nombre et la lar geur de celles-ci et d'améliorer le rendement des hélices existantes.
On sait qu'en arrière de tout corps en mouvement dans un milieu fluide, règne une dépression qui dépend de la vi tesse de marche. Cette dépression tend à être comblée par les remous cir culaires antéro-postérieurs constitués par des filets marchant en sens inverse du corps en mouvement et provenant de la partie avant soumise à une surpression. Ces filets suivent la surface du corps et tendent., sans jamais y arriver, à rétablir l'équilibre des pressions autour du corps en question.
Ces courants d'équilibre restant insuffi sants, une dépression persiste à la partie postérieure, et le résultat en est l'appel d'une onde nommée par l'invention "onde clé suite." Ce qui se passe pour un corps quelcon que, se produit également pour une pale d'hélice en rotation. Chaque pale est suivie d'une oncle de suite qui tourne dans son plan et dont chaque molécule constitutive est ani- rnée d'une vitesse d'autant plus faible due cette molécule retarde davantage sur la pale en question.
L'onde est d'autant plus forte et s'étend d'autant plus en arrière que la surface trans versale de la pale est. plus grande.
Si donc, l'hélice comporte soit un. grand nombre de pales, soit des pales larges, soit enfin des pales nombreuses et larges, lors que la vitesse de rotation atteindra une cer taine valeur, chaque pale travaillera -dans l'onde do suite de la pale précédente. Elle attaquera donc des molécules, qui, au lieu d'être au repos, seront en mouvement dans le même sens qu'elle-même, et il en résul tera une diminution d'efficacité relative qui se i.raduira par une perte dans l'effort de traction. .
Ce fait explique la nécessité où l'on se trouve, en particulier, de ne constituer les hélices aériennes qu'avec un nombre très faible de pales très étroites et l'impossibilité pratique de faire, des hélices polybranches à grande surface, qui sont les seules convena bles quand on recherche de grands effort..- de traction pour une puissance motrice fai ble, comme c'est le, cas dans les hélices sus- tentatrices ou hélices d'hélicoptère.
La présente invention a pour objet, un procédé qui consiste à imprimer aux molé cules du fluide qui vont, entrer entre les palés de l'hélice un mouvement de sens con traire à, celui des pales.
Par<B>ce</B> procédé, la formation des "ondes de suite" derrière les pales est: contrariée et réduite considf@rah@e- ment, si I'inv@@nfion est appliquée à, une lice usuelle à deux branches le rendement: de l'hélice est augmenté en conséquence; d'autre part, il devient possible d'utiliser avec un bon rendement des hélices ayant des pales nombreuses ou à grande sur face.
L'invention a aussi pour objet un dis positif pour la. mise en application de. c e procédé, qui comporte la combinaison avec une hélice propulsive ou sustent-atrice cl'un organe rotatif appelé peigne et ayant des bras rayonnants, ce peigne étant. placé près du dos de l'hélice, ayant. même axe de rota:- tion que l'hélice, et tournant en sens con traire de celle-ci.
Les bras de ce peigne impriment, aux molécules du fluide, avant qu'elles soient. sollicitées par les pales de, l'hélice à être en traînées à leur suite, le mouvement opposé convenable pour contrarier la, formation des oncles de suite.
Le dessin représente, à titre d'exemple: dans les fig. 1. et 2 en élévation et en coupe axiale une hélice aérienne et un peine fou sur l'arbre de cette hélice, servant. à donner au,. molécules d'air la direction et la. vitesse voulues; ' dans les fi;. 3 et 4 une hélice combinée avec un peigne commandé; clans la fig. 5 en perspective une combi- naison (le deux hélices tournant. en sens in verses, l'une d'elles servant. de peigne.
Si l'on place près du dos d'une hélice, c'est-à.-dire du côté opposé à sa face d'a.tt:a- que, soit. au-dessus d'une hélice sustentatrice quelconque, ou en avant d'une hélice pro pulsive, 1, un peigne à.
bras rayonnants ", constitués par des palettes droites et minces, convergeant vers l'axe de rotation (le l'hélice et aboutissant à, un moyeu fou sur cet axe (fig. i et 2), on constate que quand l'hélice tourne, ce peigne tend à, tourner automa.- tiqueinent en sens inverse de l'hélice et.
que sa vitesse de rotation tend vers une limite constante, telle que le chemin parcouru par les extrémilés des bras du peigne soit d'en- viroa six mètres à la seconde. En mk@ce lencps. l'effort de -lrartion de l'lïr@lire aul-- mente.
Cette rotation provient du fait due clia- que branche du peigne est sollicitée, d'une part, par la pression atmosphérique et., d'au- tre part, par la dépression dorsale des pales successives. Il en résulte, un couple de rota tion qui détermine la marche inverse du peigne.
D'autre part, les molécules d'air aspirées par l'hélice sont obligées, pour parvenir jus qu'à. elle de traverser les secteurs constitué par les bras du peigne. Comme celui-ci tourne en sens inverse (le l'hélice, elles pren nent elles-mêmes une vitesse absolue. de sens inverse. La constitution de l'onde de suite est ainsi considérablement gênée puisque les molécules d'air reçoivent automatiquement. une vitesse inverse de celle qu'elles doivent prendre pour accompagner la portion dor sal des pales en mouvement.
Si la vitesse du peigne est bien el isie. on arrivera même à annuler complètement l'oncle de suite, ce qui permettra (le rl@ve- lopper indéfiniment la valeur totale (le la surface portante, et d'arriver, par exemple, à. des efforts de sustentation trés élevé, pour une puissance motrice réduite s'il s'agit d'un hélicoptère. La vitesse limite vers laquelle les pointes du peigne fou tendent à marcher dans l'air est de six mètres à la seconde.
Elle est.<B>(le</B> 65 cm dans l'eau.
La vitesse de 65 cm dans l'eau est la même que celle à laquelle se propagent les ondes ou rides circulaires provoquées à la surface des eaux tranquilles par le jet d'une pierre. Il semble que clans l'un et l'autre. cas ces chiffres de six mètres et de 65 cm expri ment précisément la valeur de propagation île l'oncle de, comblement dans le fluide con sidéré.
L'emploi du peigne, aux vitesses péri piiériques appropriées, donne des résultats avantageux aussi bien clans l'eau que. dans l'air.
11 va de soi que. pour plus (le régularité, le mouvement. du peigne peut être (,ont- mandé (fig. 3 et 4) par le mécanisme même qui actionne l'hélice et ceci, au moyen d'un dispositif (le transmission quelconque, tel par exemple, qu'un jeu d'engrenage con venablement établi, et qui n'est pas re présenté.
La forme (les pales du peigne petit être variée et l'on peut même envisager l'adjonc- tion d'une couronne périphérique qui en re lie les extrémités, bien que cette adjonction semble de peu d'efficacité. Il importe. seule ment que les bras du peigne aient sensible ment. même profil que le bord dit clos des pales d'hélice et que le jeu entre le peigne et 1'liélice sur toute la longueur des bords adjacents de leurs bras et de leurs pales, soit réduit. au minimum.
Il y a intérêt clans certains cas à incliner les branches du peigne pour leur donner une légère attaque et ceci, particulièrement dans les hélices propul sives, c'est-à-dire animées d'un mouvement de translation; en outre, la vitesse périphé rique ne doit pas. dépasser la limite à, la quelle se propagent les, oncles d'accompagne ment dans le fluide considéré.
On pourrait aussi, par exemple, donner au peigne la forme d'une hélice polybranclie 2z (fig. 5) constituée de la façon suivante: le nombre des pales est le même que celui (les lames du peigne et chaque lame est dis posée de, telle sorte que son bord inférieur (clans le cas d'une hélice sustentatrice) soit très rapproché (lu bord supérieur de l'hélice principale et que les profils de ces deux bords soient sensiblement de même forme.
Dans de telles conditions l'hélice supérieur (qui tourne naturellement en sens inverse (le, l'autre) peut jouer dans une certaine me ure le rfe de peigne pour l'hélice inférieure linisqu'elle entraîne une oncle d'accompagne ment dans son propre plan et en sens inverse < le l'onde qui tend à se constituer clans Plié- lice inférieure dont la marche est inverse.
<B>Le</B> rendement maximum. d'un tel disposi tif sera, atteint lorsque la, vitesse périplié ri- qiie sera voisine de la vitesse de propagation (le l'onde (le comblement clans le milieu con sidéré. Autrement, dit la combinaison de deux hélices de pas inverses, superposée, t,oiirnaiit en sens contraires l'un par rapport à.
l'aui,re et disposées (le manière que les profils des bords adjacents de leurs pales i cfll.ilignes se juxtaposent sensiblement et. avec le minimum possible (le ,jeu. permet jusqu'à, un certain point l'emploi d'un grand nombre de pales, c'est-à-dire d'une surface portante ou poussante de grandes dimen sions, et concentrée en un volume restreint autour dû l'axe de rotation, sans pour cela.
que l'on ait à redouter les pertes claies à. l'in fluence mutuelle clesdites surfaces.
11 va de soi que les pas des hélices ne sont. pas forcément les mêmes; il convient. même d'adopter un pas plus élevé pour. l'Hélice supérieure dont la marche petit être atilomatique oui commandée.
A method for improving the efficiency of a propeller and apparatus for carrying out the method. This invention relates to pro pulsing and lift propellers and its object is to reduce the harmful mutual influence of the blades, to make it possible to increase in any proportion the number and the width thereof and to improve the efficiency of the blades. existing propellers.
We know that behind any moving body in a fluid environment there is a depression which depends on the speed of walking. This depression tends to be filled by the antero-posterior circular eddies formed by threads running in the opposite direction to the moving body and coming from the front part subjected to an overpressure. These threads follow the surface of the body and tend, without ever succeeding, to restore the balance of pressures around the body in question.
These equilibrium currents remaining insufficient, a depression persists in the posterior part, and the result is the invocation of a wave called by the invention "wave key continuation." What happens for any body, also happens for a rotating propeller blade. Each blade is followed by an uncle in succession which turns in its plane and of which each constituent molecule is anirnated at a speed which is all the slower due to this molecule lagging more on the blade in question.
The wave is all the stronger and extends all the more backwards as the transverse surface of the blade is. bigger.
If so, the helix has either one. large number of blades, either wide blades, or finally many wide blades, when the speed of rotation reaches a certain value, each blade will work in the following wave of the preceding blade. It will therefore attack molecules which, instead of being at rest, will be moving in the same direction as itself, and this will result in a decrease in relative efficiency which will result in a loss in the traction force. .
This fact explains the necessity in which we find ourselves, in particular, of constituting the aerial propellers only with a very small number of very narrow blades and the practical impossibility of making polybranch propellers with a large surface area, which are the only suitable when high traction forces are sought for low motive power, as is the case in lifting propellers or helicopter propellers.
The present invention relates to a process which consists in imparting to the molecules of the fluid which will enter between the blades of the propeller a movement in the opposite direction to that of the blades.
By <B> this </B> process, the formation of the "follow waves" behind the blades is: thwarted and considerably reduced, if the inv @@ nfion is applied to, a usual bending at two branches the efficiency: of the propeller is increased accordingly; on the other hand, it becomes possible to use with good efficiency propellers having many blades or large surface area.
The invention also relates to a positive dis for the. implementation of. This method, which comprises the combination with a propeller propeller or sustent-atrice cl'un rotating member called comb and having radiating arms, this comb being. placed near the back of the propeller, having. same axis of rotation as the propeller, and rotating in the opposite direction to it.
The arms of this comb print, on the molecules of the fluid, before they are. solicited by the blades of, the propeller to be dragged after them, the opposite movement suitable to thwart the formation of uncles on.
The drawing shows, by way of example: in fig. 1. and 2 in elevation and in axial section an aerial propeller and a crazy penalty on the shaft of this propeller, serving. to give to ,. air molecules the direction and the. desired speed; 'in the fi ;. 3 and 4 a propeller combined with a controlled comb; in fig. 5 in perspective a combination (the two propellers rotating in opposite directions, one of them serving as a comb.
If one places near the back of a propeller, that is to say on the side opposite to its face of a.tt: a- que, that is to say. above any lift propeller, or in front of a pro pulsing propeller, 1, a comb at.
radiating arms ", formed by straight and thin paddles, converging towards the axis of rotation (the propeller and ending in, a loose hub on this axis (fig. i and 2), we see that when the propeller turns , this comb tends to turn automatically in the opposite direction to the propeller and.
that its speed of rotation tends towards a constant limit, such that the path covered by the ends of the arms of the comb is about six meters per second. In mk @ ce lencps. the effort of -lrartion of reading it further.
This rotation results from the fact that the branch of the comb is stressed, on the one hand, by atmospheric pressure and, on the other hand, by the dorsal depression of the successive blades. This results in a torque which determines the reverse operation of the comb.
On the other hand, the air molecules sucked in by the propeller are forced, to reach up to. it to cross the sectors formed by the arms of the comb. As the latter rotates in the opposite direction (the propeller, they themselves take an absolute speed. In the opposite direction. The formation of the follow-on wave is thus considerably hampered since the air molecules automatically receive one. speed opposite to that which they must take to accompany the dor sal portion of the moving blades.
If the speed of the comb is correct. we will even succeed in completely canceling the uncle immediately, which will allow (the rl @ ve- lopper indefinitely the total value (the bearing surface, and to arrive, for example, at. very high lifting forces, for reduced motive power in the case of a helicopter The speed limit towards which the tips of the mad comb tend to walk in the air is six meters per second.
It is. <B> (the </B> 65 cm in the water.
The speed of 65 cm in water is the same as that at which the circular waves or ripples propagate on the surface of still waters caused by the throwing of a stone. It seems that they are both. These figures of six meters and 65 cm precisely express the value of propagation to the uncle of, filling in the fluid considered.
The use of the comb at the appropriate peripheral speeds gives advantageous results both in water and. in the air.
It goes without saying that. for more (the regularity, the movement of the comb can be (, requested (fig. 3 and 4) by the very mechanism which actuates the propeller and this, by means of a device (any transmission, such by example, that a suitably established gear set, and which is not shown.
The shape (the blades of the comb may be varied and one can even consider the addition of a peripheral ring which binds the ends together, although this addition seems to be of little efficiency. It is only important. that the comb arms have substantially the same profile as the so-called closed edge of the propeller blades and that the clearance between the comb and the propeller over the entire length of the adjacent edges of their arms and blades be reduced. at least.
There is an advantage in certain cases in inclining the branches of the comb to give them a slight attack, particularly in propellers, that is to say animated by a translational movement; in addition, the peripheral speed must not. exceed the limit at which the accompanying uncles propagate in the fluid considered.
We could also, for example, give the comb the shape of a 2z polybranched propeller (fig. 5) constituted as follows: the number of blades is the same as that (the blades of the comb and each blade is arranged from , such that its lower edge (in the case of a lift propeller) is very close (the upper edge of the main propeller and that the profiles of these two edges are substantially of the same shape.
Under such conditions the upper propeller (which naturally turns in the opposite direction (the, the other) can play to a certain extent the rfe of the comb for the lower propeller linis that it involves an accompanying uncle in his proper plane and in the opposite direction to the wave which tends to form in the lower fold, the course of which is reversed.
<B> The </B> maximum yield. of such a device will be reached when the periplied velocity riquiie is close to the propagation velocity (the wave (the filling in the medium considered. In other words, the combination of two helices of opposite steps, superimposed, t, oiirnaiit in opposite directions with respect to.
the other and arranged (the way that the profiles of the adjacent edges of their blades i cfll.ilignes are juxtaposed appreciably and. with the minimum possible (the, play. allows up to a certain point the use of a large number of blades, that is to say of a bearing or pushing surface of large dimensions, and concentrated in a small volume around the axis of rotation, without for that.
that one has to fear the hurdles losses. the mutual influence of said surfaces.
It goes without saying that the pitches of the propellers are not. not necessarily the same; it suits. even to adopt a higher pitch for. The upper propeller, the step of which may be atomic yes ordered.