FR2489241A1 - Single hulled marine craft - has air duct discharging through opening in concave central depression along hull behind propeller - Google Patents

Single hulled marine craft - has air duct discharging through opening in concave central depression along hull behind propeller Download PDF

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    • Y02T70/10—Measures concerning design or construction of watercraft hulls

Abstract

The drive system for a marine craft uses a channel (4) through the upper structure, terminating in a vertical section through which air can be blown for discharge underneath the hull. The propeller (3) is suspended forwards of the outlet opening (7) through the bottom of the hull, so as to avoid cavitation. The underside of the hull (1) forwards of the propeller, which is driven by an engine (2) above, is rounded. In cross section, the underside of the remainder of the hull incorporates a concave depression (8) which is symmetrical about the vertical centre line. Alternatively, the hull has two side by side concave depressions symmetrically arranged. A range of alternative designs includes multiple propeller drives and rudder arrangements.

Description

I.a présente invention concerne un dispositif de propulsion et de direction de navire. The present invention relates to a ship's propulsion and steering device.

On recherche en général, dans la propulsion des navires, un point de poussée au centre de carène ou, mieux, légèrement au-dessus,pour tenir la coque dans ses lignes d'eau, meme si le propulseur est une hélice ou autre placée à l'arrière du bateau. Ce but (ramener la coque dans ses lignes d'eau) n'est ainsi qu' imparfaitement réalisé par les propulseurs placés à l'arrière car ceux-ci aspirent en partie l'eau située au contact de la coque, créant ainsi une succion nuisible. On notera que cet inconvénient ne se présente pas dans le cas des rames, des roues à aubes latérales et des propulseurs à ailes verticales orientées tels qu'utilisés sur certains remorqueurs. We generally look for, in the propulsion of ships, a point of thrust in the center of the hull or, better, slightly above, to hold the hull in its water lines, even if the propellant is a propeller or other placed at the back of the boat. This goal (to bring the hull back into its water lines) is thus only imperfectly achieved by the thrusters placed at the rear because these partially suck up the water located in contact with the hull, thus creating suction harmful. It will be noted that this drawback does not arise in the case of oars, side paddle wheels and thrusters with oriented vertical wings as used on certain tugs.

On sain, d'autre part que, sur certaines coques pouvant donner lieu normalement à un déjaugeage important de l'avant, la maniabilité est médiocre, notamment du fait que, lorsque la coque plane, elle n'est plus en contact avec liteau que par sa partie arrière. Les changements de direction étant provoqués par une hélice orientable ou par un safran situés à l'arrière, le bras de levier à effet directif est court. It is healthy, on the other hand, that on certain hulls which can normally give rise to significant planing from the front, the handling is poor, in particular because, when the hull is flat, it is no longer in contact with battens except by its rear part. The changes of direction being caused by an adjustable propeller or by a rudder located at the rear, the lever arm with directive effect is short.

En outre, le dérapage centrifuge est mal freiné.In addition, the centrifugal skid is poorly braked.

La présente invention vise à réaliser un dispositif de propulsion (et de direction associée) qui sott dans tous les cas exempt des inconvénients précités, à la fois en ce qui concerne la propulsion et la maniabilité. The present invention aims to provide a propulsion device (and associated steering) which in all cases is free from the aforementioned drawbacks, both with regard to propulsion and handling.

Suivant l'invention, le dispositif de propulsion et de direction comprend des moyens moteurs pour appliquer une poussée sur au moins un point du navire suivant sa direction longitudinale, et il est caractérisé en ce que les points d'application de la poussée sont situés dans la moitié avant du navire. According to the invention, the propulsion and steering device comprises motor means for applying a thrust to at least one point of the ship in its longitudinal direction, and it is characterized in that the points of application of the thrust are located in the front half of the ship.

On a constaté que cette solution résolvait le problème posé en améliorant considérablement la stabilité et l'assiette du navire. It has been found that this solution solves the problem posed by considerably improving the stability and trim of the ship.

Suivant une réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend des moyens de soufflage pour injecter sous la coque un fluide gazeux, le point d'injection étant situé dans la moitié avant du navire, et l'injection étant dirigée vers l'arrière. According to a preferred embodiment of the invention, the device comprises blowing means for injecting a gaseous fluid under the hull, the injection point being located in the front half of the ship, and the injection being directed towards the rear.

Dans le cas où les moyens moteurs comprennent un moteur thermique pour actionner un propulseur exerçant une réaction sur l'eau, les moyens de soufflage comprennent avantageusement la conduite d'échappement du moteur thermique. In the case where the drive means comprise a heat engine for actuating a propellant exerting a reaction on the water, the blowing means advantageously comprise the exhaust pipe of the heat engine.

On parvient ainsi, pour une meme puissance, à augmenter considérablement la vitesse du navire, dans des proportions pouvant atteindre 50 %. We thus manage, for the same power, to considerably increase the speed of the ship, in proportions of up to 50%.

En outre, si les changements de direction sont obtenus en rendant les propulseurs orientables, la grande longueur du bras de levier entre la partie arrière immergée et ledit propulseur rend le navire très maniable même en position de déjaugeage de l'avant. Il en est de même si, comme le prévoit l'invention, on installe un safran dans la moitié. In addition, if the changes of direction are obtained by making the thrusters orientable, the long length of the lever arm between the submerged rear part and said thruster makes the ship very maneuverable even in the planing position from the front. It is the same if, as provided for in the invention, a rudder is installed in half.

avant du navire.forward of the ship.

D'autre particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Other features and advantages of the invention will emerge from the detailed description which follows.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs
La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un navire équipé d'un dispositif conforme à l'invention,
la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1,
la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, dans une première variante de réalisation,
la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 dans une seconde variante de réalisation,
la figure 5 est un diagramme montrant les performances de la réalisation précédente,
la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 montrant un dispositif de direction lié au dispositif de propulsion,
la figure 7 est une vue en coupe suivant VII-VII de la figure 6,
la figure 8 est une vue de-dessous d'un navire équipé d'une variante du dispositif de direction.In the accompanying drawings, given by way of nonlimiting examples
FIG. 1 is a schematic view in longitudinal section of a ship equipped with a device according to the invention,
FIG. 2 is a sectional view along II-II of FIG. 1,
FIG. 3 is a view similar to FIG. 1, in a first alternative embodiment,
FIG. 4 is a view similar to FIG. 1 in a second variant embodiment,
FIG. 5 is a diagram showing the performance of the previous embodiment,
FIG. 6 is a view similar to FIG. 1 showing a steering device linked to the propulsion device,
FIG. 7 is a sectional view along VII-VII of FIG. 6,
Figure 8 is a bottom view of a ship equipped with a variant of the steering device.

En référence aux figures 1 et 2, la coque du navire comprend un caisson 1 de section constante limité par deux parois 6 et 8 et possédartun fond concave 2, dont le sommet se trouve, à l'arrêt, au-dessous de la ligne de flottaison E. With reference to FIGS. 1 and 2, the hull of the ship comprises a box 1 of constant cross section limited by two walls 6 and 8 and has a concave bottom 2, the top of which is, when stationary, below the line of buoyancy E.

Le caisson 1 est équipé à l'avant d'une étrave 7 formant caisson étanche indépendant et profilé selon les buts recherchés en navigation. Le caisson 1 et l'étrave 7 forment ainsi un navire type à coque planante. Ce navire est propulsé par une hélice 3 placée dans la moitié avant du navire et soufflant en partie dans le tunnel formé par la concavité 2. The box 1 is equipped at the front with a bow 7 forming an independent waterproof box profiled according to the objectives sought in navigation. The box 1 and the bow 7 thus form a standard ship with a planing hull. This ship is propelled by a propeller 3 placed in the forward half of the ship and blowing partly in the tunnel formed by the concavity 2.

Cette hélice,ou tout autre propulseur, est animée par un moteur thermique 4, dont l'échappement 5 (fig. I) est injecté vers l'arrière en un point aval de la sortie du propulseur (et situé dans la moitié avant du navire) pour que les gaz soient entrainés sous la concavité 2 et fassent décoller l'eau en vue de favoriser le glissement de la coque.This propeller, or any other propellant, is driven by a heat engine 4, the exhaust 5 (fig. I) of which is injected rearward at a point downstream from the output of the propellant (and located in the forward half of the ship ) so that the gases are entrained under concavity 2 and cause the water to take off in order to promote the sliding of the hull.

Des lattes < courent tout le long ou en partie dans le but d'éviter l'action de pilonnement du clapot au niveau des passagers. En variante, on peut prévoir des coffrets p.  Slats <run all along or in part in order to avoid the heaving action of the chop at the level of the passengers. Alternatively, boxes can be provided p.

De plus, ce dispositif sert avantageusement à aider la coque à décoller. In addition, this device advantageously serves to help the hull to take off.

En variante (fig. 3), l'invention prévoit un souffleur d'air 9 monté séparément, ou actionné par le moteur principal 4, Ce souffleur permet des débits plus importants que le simple échappement et, peut aider à faire planer la coque sous pression. Bien entendu, il peut être aidé par un autre souffleur mis en parallèle, ou en série (selon la longueur de coque) et travailler avec l'échappement du moteur thermique. As a variant (fig. 3), the invention provides an air blower 9 mounted separately, or actuated by the main motor 4, This blower allows greater flow rates than the simple exhaust and, can help to make the hull hover under pressure. Of course, it can be helped by another blower placed in parallel, or in series (depending on the length of the hull) and work with the exhaust of the heat engine.

Cette disposition permet à l'hélice 3 de souffler dans un matelas d'air qui fuit déjà versl'arrière, donc de ne pas "bourrer", c'est-à-dire de fonctionner à son pas réel et non au pas apparent, résultant du frottement du jet d'hélice dans l'eau environnante. This arrangement allows the propeller 3 to blow in an air mattress which is already leaking backwards, therefore not to "stuff", that is to say to operate at its real pace and not at the apparent pace, resulting from the friction of the propeller jet in the surrounding water.

On peut alors utiliser avantageusement une hélice à grand pas, qui ne cavitera donc pas, et, lorsque le navire a atteint une certaine vitesse, la faire descendre (point , fig. 3) pour qu'elle retrouve l'intégralité de son fonctionnement : en fonctionnant en eau profonde, sans influence du matelas d'air, on allonge ainsi ses caractéristiques (puissance, poussée, vitesse) dans de grandes proportions sans avoir à utiliser une hélice à pas variable. It is then possible to advantageously use a propeller with a large pitch, which will therefore not cavitate, and, when the ship has reached a certain speed, bring it down (point, fig. 3) so that it returns to full operation: by operating in deep water, without the influence of the air mattress, its characteristics (power, thrust, speed) are extended in large proportions without having to use a variable pitch propeller.

La seule disposition à prévoir est de rendre l'hélice réglable verticalement en position. The only provision to make is to make the propeller vertically adjustable in position.

En référence à la figure 4, il est prévu, en variante deux moteurs en ligne, 4 et 4', actionnant respectivement une hélice de poussée 3, à petit pas, et une hélice de vitesse 3'à grand pas, soufflée par 3. Les échappements de 4 et 4' sont injectés en aval de 3'. La courbe de la figure 5, qui représente la poussée P des hélices en fonction de la vitesseVdu navire, montre que l'hélice de vitesse 3' continuera à agir, alors que 11 hélice de poussée 3, ayant déjaugé la coque, n'a plus d'action propulsive et se visse dans l'eau sans réaction. En réalité, on réalise un soufflage avant de l'hélice 3' par l'hélice 3, ce qui lui permet d'avoir, à faible vitesse, une poussée significative, et de retrouver ses caractéristiques "grand pas" à vitesse élevée. Bien entendu, cette disposition des propulseurs telle que représentée sur la figure 4 peut être combinée avec des souffleurs tels que ceux de la figure 3. With reference to FIG. 4, there are provided, as a variant, two in-line motors, 4 and 4 ′, respectively actuating a thrust propeller 3, with small pitch, and a speed propeller 3 ′ with large pitch, blown by 3. The 4 and 4 'exhausts are injected downstream of 3'. The curve in FIG. 5, which represents the thrust P of the propellers as a function of the speed V of the ship, shows that the speed propeller 3 'will continue to act, while 11 thrust propeller 3, having trimmed the hull, has not more propulsive action and screws into water without reaction. In reality, the propeller 3 'is blown before by the propeller 3, which allows it to have, at low speed, a significant thrust, and to recover its "big pitch" characteristics at high speed. Of course, this arrangement of the thrusters as shown in FIG. 4 can be combined with blowers such as those of FIG. 3.

Outre les avantages de poussée ainsi obtenus, on constate que, si l'on oriente les propulseurs avant 3 et/ou 3', on fait pivoter l'avant du navire avec un grand bras de levier par rapport aux arêtes non déjaugées de la partie arrière qui, de leur côté, freinent efficacement le dérapage centrifuge du navire.  In addition to the thrust advantages thus obtained, it can be seen that, if the forward thrusters 3 and / or 3 ′ are oriented, the bow of the ship is pivoted with a large lever arm relative to the unpolished edges of the part stern which, in turn, effectively brake the centrifugal skid of the ship.

Bien entendu, il n'est pas nécessaire de faire pivoter les propulseurs pour ce résultat. L'invention prévoit à cet effet d'autres moyens directionnels que l'on va maintenant décrire
En référence aux figures 6 et 7, sur un navire tel que celui représenté sur la figure 1, est installe un safran 10, placé dans lejetdelthélice 3 et dans la moitié avant du navire. Ce safran n'est pas plan mais est conformé en portion d'hélicoîde pour redresser le jet de l'hélice et améliorer la poussée de celle-ci, ce qui compense largement la traînée supplémentaire quril apporte.Il est manoeuvrable par un axe 11, traversant la coque et peloté par un dispositif classique 12 (roue, barre ou servo-moteur)
En référence à la figure 8, où le navire est vu de dessous, une variante prévoit, derrière l'hélice 3, deux puits de dérive 13, possédant chacun une dérive coulissante
Ces puits sont obliques et symétriques ptr rapport au plan de symétrie longitudinal du navire et ils sont situés dans la moitié avant du navire. En faisant descendre soit par des palonniers, soit par volant plus ou moins l'une ou l'autre de ces dérives, on agit sur le jet de l'hélice. Bien entendu, seule la dérive active est dans le jet, l'autre restant escamotée dans la coque.Of course, it is not necessary to rotate the thrusters for this result. The invention provides for this purpose other directional means which will now be described.
Referring to Figures 6 and 7, on a ship such as that shown in Figure 1, is installed a rudder 10, placed in lejetdelthélice 3 and in the front half of the ship. This rudder is not flat but is shaped as a portion of a helicoid to straighten the jet of the propeller and improve the thrust thereof, which largely compensates for the additional drag which it brings. It is maneuverable by an axis 11, crossing the hull and groped by a conventional device 12 (wheel, bar or servo-motor)
With reference to FIG. 8, where the ship is seen from below, a variant provides, behind the propeller 3, two drift wells 13, each having a sliding drift
These wells are oblique and symmetrical relative to the longitudinal plane of symmetry of the ship and they are located in the forward half of the ship. By lowering either by spreaders, or by flying more or less one or the other of these drifts, one acts on the propeller jet. Of course, only the active drift is in the jet, the other remaining retracted into the hull.

Suivant une variante non représentée, l'invention prévoit encore de disposer, dans la partie avant du navire, deux propulseurs à hélice disposés symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal du navire. Les axes de rotation des hélices sont montés divergents vers l'arrière de manière que les jets d'hélice s'échappent latéralement et ne produisent pas sur la coque de frottement nuisible à l'avancement. Les hélices sont montées sur des ailerons relevables pour permettre la manoeuvre d'enfoncement des hélices en eau profonde quand la vitesse de croisière est atteinte, conformément à ce qui a été dit au sujet de la figure 3.  According to a variant not shown, the invention also provides for having, in the front part of the ship, two propeller thrusters arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane of symmetry of the ship. The axes of rotation of the propellers are mounted diverging towards the rear so that the propeller jets escape laterally and do not produce friction on the hull which is harmful to advancement. The propellers are mounted on liftable ailerons to allow the propelling of the propellers in deep water when cruising speed is reached, in accordance with what has been said about FIG. 3.

Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux exemples décrits, mais couvre de nombreuses variantes. Of course, the invention is not limited to the examples described, but covers many variants.

Ainsi, les moyens de propulsion ne sont pas limités, aux hélices, mais pourraient être des hydropulseurs ou tout autre engin à réaction. Ils pourraient aussi être des moyens éoliens tels que des voiles ou des cylindres à effet Magnus.Thus, the means of propulsion are not limited to propellers, but could be hydro-propellants or any other jet engine. They could also be windmeans such as sails or Magnus effect cylinders.

La seule condition est que le point d'application de la force appliquée au navire soit dans la partie avant de ce dernier.The only condition is that the point of application of the force applied to the ship is in the forward part of the latter.

De même, la concavité de la coque peut affecter toute forme, par exemple polygonale, ou comprendre une série de canaux parallèles. Similarly, the concavity of the shell can take any shape, for example polygonal, or include a series of parallel channels.

Enfin, d'une façon plus générale, le propulseur peut être situé en avant du navire et être constitué par exemple par un moteur hors-bord. L'injection de gaz peut alors être produite elle aussi en avant du navire, en aval de l'hélice.  Finally, more generally, the propellant can be located in front of the ship and be constituted for example by an outboard motor. The gas injection can then also be produced in front of the ship, downstream of the propeller.

Claims (16)

REVENDICATIONS 1. Dispositif de propulsion et de direction d'un navire, comprenant des moyens moteurs pour appliquer une poussée sur au moins un point du navire suivant sa direction longitudinale, caractérisé en ce que les points d'application de la poussée sont situés dans la moitié avant du navire. 1. A propulsion and steering device for a ship, comprising motor means for applying a thrust to at least one point of the ship in its longitudinal direction, characterized in that the points of application of the thrust are located in half forward of the ship. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de soufflage pour injecter sous la coque un fluide gazeux, le point d'injection étant situé dans la moitié avant du navire, et l'injection étant dirigée vers l'arrière.  2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises blowing means for injecting a gaseous fluid under the hull, the injection point being located in the front half of the ship, and the injection being directed towards the back. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens moteurs comprennent au moins un moteur thermique pour actionner un propulseur exerçant une réaction sur l'eau. 3. Device according to claim 2, characterized in that the drive means comprise at least one heat engine for actuating a propellant exerting a reaction on the water. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de soufflage comprennent la conduite d'échappement du moteur thermique. 4. Device according to claim 3, characterized in that the blowing means comprise the exhaust pipe of the heat engine. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que les propulseurs comprennent des hélices. 5. Device according to claim 4, characterized in that the propellants comprise propellers. 6. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un propulseur unique. 6. Device according to claim 5, characterized in that it comprises a single propellant. 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que l'hélice du propulseur est réglable verticalement en position. 7. Device according to claim 6, characterized in that the propeller of the propellant is vertically adjustable in position. 8. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux propulseurs alignés l'un derrière l'autre suivant l'axe longitudinal du navire. 8. Device according to claim 5, characterized in that it comprises two thrusters aligned one behind the other along the longitudinal axis of the ship. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que l'hélice située à l'arrière a un pas plus grand que l'hélice située à l'avant. 9. Device according to claim 8, characterized in that the propeller located at the rear has a larger pitch than the propeller located at the front. 10. Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux hélices disposées symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal du navire s-ruées dans la moitié avant du navire, et dont les axes de rotation divergent vers l'arrière du navire.  10. Device according to claim 5, characterized in that it comprises two propellers arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane of symmetry of the ship s-rushed in the front half of the ship, and whose axes of rotation diverge rearward of the ship. 11. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce que les hélices des propulseurs sont orientables. 11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that the propellers of the thrusters are orientable. 12. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un safran situé dans la moitié avant du navire. 12. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that it comprises a rudder located in the front half of the ship. 13. Dispositif conforme à la revendication 12, caractérisé en ce que le safran est conformé suivant une portion d'hélicoïde. 13. Device according to claim 12, characterized in that the rudder is shaped according to a portion of helicoid. 14. Dispositif conforme à l'une des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'1l comprend deux dérives disposées obliquement et symétriquement par rapport au plan de symétrie longitudinal du navire, situées dans la moitié avant du navire et relevables sélectivement. 14. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that 11 comprises two fins arranged obliquely and symmetrically with respect to the longitudinal plane of symmetry of the ship, located in the front half of the ship and selectively liftable. 15. Dispositif de propulsion et de direction d'un navire, comprenant des moyens moteurs pour appliquer une poussée sur au moins un point du navire suivant sa direction longitudinale, caractérisé en ce que les points d'application de la poussée sont situés, par rapport au sens de marche normal du navire, en avant d'un plan séparant la moitié avant de la moitié arrière du navire. 15. A propulsion and steering device of a ship, comprising motor means for applying a thrust to at least one point of the ship in its longitudinal direction, characterized in that the points of application of the thrust are located, relative in the normal direction of travel of the ship, in front of a plane separating the front half from the rear half of the ship. 16. Dispositif conforme à la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de soufflage pour injecter sous la coque un fluide gazeux, le point d'injection étant situé, par rapport au sens de marche normal du navire, en avant dan plan séparant la moitié arrière du navire, et ecron étant dirigée vers l'arrière.  16. Device according to claim 15, characterized in that it comprises blowing means for injecting a gaseous fluid under the hull, the injection point being located, relative to the normal direction of travel of the ship, forward dan plan separating the aft half of the ship, and ecron being directed aft.
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