FR2508411A1

FR2508411A1 - Propeller-driven ship's hull - directs water from propeller directly to rear and above surface

Info

Publication number: FR2508411A1
Application number: FR8112923A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-29
Filing date: 1981-06-29
Publication date: 1982-12-31

Abstract

The ship's hull directs the water displaced by the propeller so that it travels in the directly opposite direction to the ship, thus transforming its kinetic energy into propulsive energy. It is also directed above the water level, so as not to be braked by the viscosity and density of the remainder. The cross-section of the propeller where it leaves the hull is reduced, thus forming a jet above the water level. There is an opening in the hull aft of the propeller, and shut by a door under the jet pressure when travelling ahead, but opening when the propeller is reversed so as to go astern.

Description

CARENAGE HYDROREACTEUR POUR HELICE DE BATEAU
L'invention a pour objet un carénage s'adaptant à toute hélice classioue de bateau, canalisant l'eau déplacée par cette hélice pour en faire un jet se déplaçant dans l'air, ce qui a pour effet d'amener une augmentation très importante du rendement de la propulsion.HYDROREACTOR FAIRING FOR BOAT PROPELLER
The subject of the invention is a fairing adapting to any conventional propeller of a boat, channeling the water displaced by this propeller into a jet moving in the air, which has the effect of bringing about a very significant increase. propulsion efficiency.

PRINCIPES
Le rendement d'une hélice est proportionnel à la masse de fluide depla dans le sens opposé à son propre déplacement, et au carré de la sites- se de ce déplacement.PRINCIPLES
The efficiency of a propeller is proportional to the mass of fluid displaced in the direction opposite to its own displacement, and to the square of the site of this displacement.

Du fait de la viscosité du fluide -ici l'eau- et de son inertie, une partie est entraînée dans des mouvements tangentiels obliques par rapport à l'axe de déplacement, dissipant ainsi une partie de l'énergie reçu sans bénéfice pour la propulsion (Fig. 1).Due to the viscosity of the fluid - here the water - and its inertia, a part is entrained in tangential oblique movements relative to the axis of displacement, thus dissipating part of the energy received without benefit for propulsion (Fig. 1).

En adaptant derrière hélice un tube de même section, muni de redresseurs de jet (surfaces planes parallèles au déplacement) l'on récupè- re en grande partie cette énergie, et l'on augmente déjà ainsi le rendement (Fig. 2),
En prenant comme exemple une hélice de 24 cm de diametre (surface couverte 0,045 m2) tournant à N tours minute de façon à propulser vers l'arrière un jet d'eau canalisé par un tube de même section, à une vitesse de 20 noeuds (&num; de 10 m/s pour simplifier les calculs) # l'énergie de ce jet répond à la formule
V2 S
E (Kg) = #
9,81
fi = masse de l'eau par unité de volume = 1000 en eau douce
= = vitesse du jet en m/s
S = Surface du jet en m2 10 # x 0,045
E = x1000x = 229 Kg
9,81 - L'eau oppose au déplacement de ce jet une résistance R proportion
nelle
. d'une part à une pression correspondant à une hauteur
V2 100
d'eau h = , soit &num; 5 m
2g 2 x 9,81
donc de 5000 Kg/m2
, d'autre part à la surface S de ce jet = 0,045
R = 5000 x 0,045 = 225 Kg - La puissance P1 nécessaire au niveau de hélice pour produire ce
jet est donc
P1 = E + R = 229 + 225 = 454 Kg, pour développer une poussée de
229 Kg. By adapting a tube of the same section behind the propeller, fitted with jet straighteners (flat surfaces parallel to the displacement), this energy is largely recovered, and the efficiency is thus already increased (Fig. 2),
Taking as an example a propeller 24 cm in diameter (covered area 0.045 m2) rotating at N revolutions per minute so as to propel back a jet of water channeled by a tube of the same section, at a speed of 20 knots ( &num; de 10 m / s to simplify the calculations) # the energy of this jet corresponds to the formula
V2 S
E (Kg) = #
9.81
fi = mass of water per unit volume = 1000 in fresh water
= = jet speed in m / s
S = Spray area in m2 10 # x 0.045
E = x1000x = 229 Kg
9.81 - The water opposes to the displacement of this jet a resistance R proportion
nelle
. on the one hand at a pressure corresponding to a height
V2 100
of water h =, or &num; 5 m
2g 2 x 9.81
therefore 5000 Kg / m2
, on the other hand at the surface S of this jet = 0.045
R = 5000 x 0.045 = 225 Kg - The power P1 required at the propeller level to produce this
jet is therefore
P1 = E + R = 229 + 225 = 454 Kg, to develop a thrust of
229 Kg.

- Le rendement de hélice est donc dans ce cas
229 x 100 = 50%
454 - Si lton coude le tube de façon à ce que l'extrémité opposée i
l'hélice soit hors de l'eau (Fig. 3) la résistance Ra opposée au
jet est celle de l'air, près de 800 fois inférieure à celle de
liteau.- The propeller efficiency is therefore in this case
229 x 100 = 50%
454 - If lton bends the tube so that the opposite end i
the propeller is out of the water (Fig. 3) the resistance Ra opposite to the
jet is that of air, almost 800 times lower than that of
batten.

225
Ra = = 0,28 Kg.225
Ra = = 0.28 Kg.

800
Pour que l'hélice tourne à la même vitesse, la puissance P-2 nécessaire pour produire la mkme poussée de 229 Kg n'est plus que
229 + 0,28 r 229,28 Kg à laquelle il faut ajouter l'énergie nécessaire pour élever 0,450 m3 d'eau à 24/2 = 12 cm, soit
R = 450 x 0,12 = 54 Kg (Fig. 3)
P1 = E + Ra + R = 229 + 0,28 + 54 = 283,28 Kg.800
For the propeller to rotate at the same speed, the power P-2 necessary to produce the same thrust of 229 Kg is only
229 + 0.28 r 229.28 Kg to which must be added the energy necessary to raise 0.450 m3 of water at 24/2 = 12 cm, i.e.
R = 450 x 0.12 = 54 Kg (Fig. 3)
P1 = E + Ra + R = 229 + 0.28 + 54 = 283.28 Kg.

Le rendement propulsif devient alors 229 x 100= 80 f
283,28
Un bateau muni d'un tel dispositif et qui avait besoin auparavant d'un moteur de 100 CV pourra se contenter de 62,5 CV, ou alors adapter une hélice de pas plus important, diminuant le régime du moteur pour une même vitesse.The propellant efficiency then becomes 229 x 100 = 80 f
283.28
A boat fitted with such a device and which previously needed a 100 CV engine could be satisfied with 62.5 CV, or else adapt a propeller with a larger pitch, reducing the engine speed for the same speed.

- Mais si l'on diminue la section de sortie du tube, de façon que la
pression par unité de surface à l'intérieur du tube soit égale à celle du tube complètement immergé, l'hélice tournant à la meme vitesse et nécessitant donc la même puissance (474 Kg), l'on peut écrire
Pa x Se
Pa = Pe = d'où l'on tire Sa =
Sa Se
- Pa est la pression totale dans le tube à sortie aérienne
elle est ici de 229 Kg * la résistance de l'air au jet
+ la pression nécessaire pour élever 0,450 m3 d'eau à la
surface, c'est-à-dire ici environ 8 cm
Pa = 229 + 0,28 + 36 = 265,28 Kg
- Sa est la section de la sortie aerienne
- Pe est la pression totale dans le tube à sortie dans l'eau
- Se la section de sortie du tube dans l'eau.- But if we decrease the outlet section of the tube, so that the
pressure per unit area inside the tube is equal to that of the completely submerged tube, the propeller rotating at the same speed and therefore requiring the same power (474 Kg), we can write
Pa x Se
Pa = Pe = where we get Sa =
Its se
- Pa is the total pressure in the air outlet tube
here it is 229 Kg * the air resistance to the jet
+ the pressure necessary to raise 0.450 m3 of water to the
surface, i.e. around 8 cm here
Pa = 229 + 0.28 + 36 = 265.28 Kg
- Its is the section of the air exit
- Pe is the total pressure in the water outlet tube
- Get the outlet section of the tube in the water.

On a donc : Sa = ###### # ##### = 0,024 m2
Dans ce cas, pour la même puissance, la vitesse du jet devient
0, 450 : 0,025 = 18 m/s
V2 S et son énergie E = # = 412 Kg 9.81 412 x 100 = 86 @ @@ @@@@@@@@@ @@@@ @@@ @
474
Ainsi donc, - Pour la même puissance, le simple fait d'ajouter le carénage permet, sans rien changer à l'équipement moteur, de porter la poussée de 229 Kg à 412 Kg soit un gain de 80 %. Ce qui permet une notable économie de carburant, en permettant d'augmenter la distance parcourue pour la même consommation.So we have: Sa = ###### # ##### = 0.024 m2
In this case, for the same power, the jet speed becomes
0.450: 0.025 = 18 m / s
V2 S and its energy E = # = 412 Kg 9.81 412 x 100 = 86 @ @@ @@@@@@@@@ @@@@ @@@ @
474
Thus, - For the same power, the simple fact of adding the fairing allows, without changing anything to the engine equipment, to bring the thrust from 229 Kg to 412 Kg, ie a gain of 80%. This allows a significant fuel economy, by increasing the distance traveled for the same consumption.

- Si l'on veut garder les mêmes performances, la puissance nécessaire au niveau de l'hélice non carénée est de 474 Kg force dans le 1er cas, soit 62 CV. En admettant un rendement du réducteur de 85 2, cela nécessite une puissance moteur de 72 CV environ. - If we want to keep the same performance, the power required at the level of the non-faired propeller is 474 Kg force in the first case, or 62 CV. Assuming a reduction efficiency of 85 2, this requires an engine power of approximately 72 CV.

En y adaptant le carénage, la puissance nécessaire n'est plus rue 265,28 Kg force, soit environ 34 Cv à l'hélice, ce qui nécessite un moteur de 40 CV.By adapting the fairing, the necessary power is no longer 265.28 Kg force street, or about 34 Cv to the propeller, which requires a 40 CV engine.

A titre de comparaison, la turbine Dowty jet unit oui équipe le "Turbocraft", adaptée à un moteur de '30 Cv a 4400 t/m, développe à 3500 t/m - soit 10 Cv- une poussée au point fixe de 525 Kg, et à 2000 tours, soit 40 Cv, de 125 Kg. By way of comparison, the Dowty jet unit turbine yes equips the "Turbocraft", adapted to an engine of '30 Hp at 4400 rpm, develops at 3500 rpm - or 10 Hp - a thrust at the fixed point of 525 Kg , and at 2000 turns, or 40 hp, of 125 Kg.

l'hélice étudiée ci-dessus munie du système proposé développe pour la même puissance de 70 Cv 412 Kg de poussée et pour 40 Cv, 229 Kg. the propeller studied above equipped with the proposed system develops for the same power of 70 Cv 412 Kg of thrust and for 40 Cv, 229 Kg.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

-: -: -: -:

N 1 - Fairing channeling the water molecules driven by the propeller

In a way that :

- their direction is exactly opposite to the displacement of the

boat, so that all their kinetic energy is transformed

propulsive energy;

- their kinetic energy is not hampered by density and

viscosity of water, raising them above the surface

or they only have air resistance;

- their speed is increased by a reduction in the section

of the fairing outlet, which allows to recover the pressure

saved due to the exit of the Set boron from the water and

transform it into kinetic energy.

- Possibility of installation characterized in that there are

an opening in the fairing, behind the propeller. closed @

a door kept closed by pressure on and running

front, and which opens when the direction of rotation changes

propeller to allow reverse.

- According to claim N 1, characterized in that the fairing

consists of two elbows superimposed so that the elbow

can be oriented along a vertical axis to ensure

the direction of the boat, and be provided with an axis deflector

horizontal to a @@ urer reverse.