FR2590045A1 - Dispositif d'auto-orientation d'un element profile-aile, pale, aube, voilure pour une poussee optimale par controle automatique de son equilibre dans le flux d'un fluide - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF MODIFIE LA POSITION RECIPROQUE DES POINTS OU S'EXERCENT POUSSEE ET REACTION EN FONCTION DE L'ANGLE "ELEMENT-SUPPORT", L'EQUILIBRE S'ETABLISSANT POUR QUE LA COMPOSANTE ORTHOGONALE SUIVANT UNE DIRECTION PREDETERMINEE SOIT MAXIMUM. LES DOMAINES TECHNIQUES SONT CEUX DE LA PROPULSION, DE LA SUSTENTATION, DES GENERATEURS... SUIVANT UNE REALISATION, LE SUPPORT 4-23 SE PRESENTE COMME UN VILBREQUIN COMPACT COMPORTANT DES TOURILLONS CENTRES EN A ET B. LA LIGNE MEDIANE M DE L'ELEMENT 24 EST ASTREINTE A RESTER SUR A PAR UNE GLISSIERE INTERIEURE 21-37, ET SON POINT C A RESTER A EGALE DISTANCE DE B PAR LA "BIELLETTE 18". LA REACTION S'EXERCE EN P, PROJECTION DE A SUR BC, QUI SE DEPLACE, LORSQUE LE FLUX VARIE, POUR QUE L'EQUILIBRE RESULTANT DETERMINE CONSTAMMENT UNE COMPOSANTE MAXIMUM SUIVANT BA.

Description

La présente invention concerne un dispositif d'auto -orientation d'un élément profilé plongé dans un fluide en mouvement relatif de translation, de façon à ce que la composante ,suivant une direction prédéterminée DP,de la poussée qu'il en reçoit, soit toujours maximum
Un tel élément profilé, suivant le domaine technique auquel il appartient peut être:
-Un plan mince
-Une aile de sustentation (avions,planeurs, "aile portante" de bateaux spéciaux ,etc)
-Une aile/ t opulsibn (voile ou aile en tenant lieu sur les véhicules de toute nature propulsés par le vent,certaines éoliennes, éléments profilés de générateurs utilisant l'énergie d'un courant, etc). (appelée également "voilure profilée")
-Une pale d'hélice (propulsive ou réceptrice).

-Une aube de turbine
Dans cet exposé tous les éléments profilés,quelque soit leur domaine technique,seront le plus couramment désignéspar le terme général d' "aile". ( A , EP ou 24 j
Le terme "composante maximum de la poussée suivant DP" doit s'entendre algèbriquement,le sens positif étant en direction de la DP.Ce qui signifie en termes moins mathématiques,que l'auto-orientation s'effectue de façon que cette composante soit maximum lorsqu'il y a possibilité de la créer dans le sens de la Du, et minimum dans le cas contraire.En particulier comme nous le verrons plus loin,l'aile se met "en drapeau" c'est à dire parallèlement au courant de fluide lorsque ce dernier et la DP sont en opposition.

Ainsi que le précise son titre,la présente invention ne concerne que les ècoulements de fluides "non perturbés";étant entendu comme nous le verrons plus loin que dans certains casdes écoulements perturbés déterminent une composante de la poussée suivant DP momentanément plus forte,mais présentant par ailleurs des inconvènients importants.

L'orientation des ailes existantes se fait en général par des mécanismes compliqués mettant en jeu des engrenage, des tringleries, des régulateurs centrifuges,etc, etc.. qui agissent par contrainte en utlisant des moyens mécaniques extérieurs à l'aile.Lorsqu'elle est automatique,comme c'est le cas,par exemple, des pales de certaines hélices,elle ne prend en génèral en compte que la vitesse de rotation.Cette donnée est insuffisante comme le montre l'exemple d'une vitesse maintenue constante par modulation appropriée du couple moteur ou résistant : l'orientation des pales restera constante en dépit d'éventuelles variations de la vitesse relative du fluide qui modifient pourtant l'incidence.

Le dispositif de la présente invention est caractèrisé en ce qu'il comporte des organes matérialisant cette "direction prédéterminée DP "qui agissent sur les distances séparant l'ensemble, ou parties, des 6 nit, de l'aile en contact avec le fluide,du centre de rotation de celle ci à l'instant considèré.

Cette modification des distances est commandée par l'angle "DP-aile".Elle détermine des équilibres successifs de l'élément profilé dans le flux de fluide sans que d'autres forces extèrieures n'entrent en jeu. Chacun de ces équilibres corres -pondant au but recherché,c'est à dire ::composante positive maximum de la poussée suivant la DP
L'élément profilé est toujours associé à un "mobile porteur"
MP qui peut être un véhicule,le moyeu d'une hélice,une pièce mécanique quelconque, par l'intermèdiare de ce que nous appelerons içi "arbre".C'est une pièce en génèral allongée,de forme plus ou moins élaborée,solidaire du "mobile porteur"MP, qui est le plus souvent logée entièrement ou en partie à l' intérieur de l'aile(sauf évidemment s'il s'agit d'un plan mince).L'élément profilé s'articule autour de cet "arbre",soit par simple pivotement,soit d'une façon plus complexe. (Il est à noter que cet "arbre" tient lieu de mât. sur les véhicules)
Dans la plupart des applications mettant en jeu des éléments profilés dans un courant de fluide le "mobile porteur" MP est astreint à suivre une "trajectoire imposée" TI orientée lorsqu'il est, ou va se mettre,en mouvement.Celle ci peut être déterminée par des rails,des glissières,des roues, et même, moins rigoureusement, par des patins, ou l'axe de la carène d'un navire
Dans le cas d'une pale cette TI est la tangente à la circon -fèrence décrite.

La première partie de cet exposé conserne Le plus souvent cas où la "direction prédéterminée DP est confondue avec a trajectoire imposée fl".L'aile utilise alors l'énergie cin- -tique d'un fluide pour produire un travail : c'est une aile réceptrice (véhicules à voiles,éoliennes,turbines ..)
Le cas où la Ti n'est pas confondue avec la DP (en parti -culier lorsque ces deux directions sont perpendiculaires) est du domaine des "ailes propulsives" ,tout en étant toujours just -ifiable du même dispositif d'auto-orientation de la présente invention.ll sera considéré plus loin et s'appliquera plus spé-c -cialement aux paies (celles ci pouvant être réceptrices ou propu I s i ves
Afin de permettre une compréhension plus aisé du dis -positif de la présente invention, nous allons tout d'abord envisaqer l'orientation d'une aile dans un cas concret qui prè- -sente l'avantage d'être transposable à toutes les ailes réceptrices : celui d'un "char à voile" gardant une direction fixe avec un vent tournant tournant très J entement de 360 degrés (vers la gauche par exemple) La voile étant,comme c'est le cas
sur certains de ces véhicules, une "aile" pivotant autour d'un mât.(fig 1.2.3)
On peut tout aussi bien,dans le raisonnement qui suit, considérer le vent fixe et le véhicule changeantprogressivement de cap vers La qauche.Cet exemple concret est très intéressant car il peut se transposer à toutes les ailes réceptrices en envisageant tous les secteurs possibles d' "attaque" du fluide par rapport à la trajectoire imposé TI du mobile porteur rIP
il est à noter que seul le-secteur d'arrivée de fluide ai -lant de l'avant jusqu'au travers droit (ou gauche) est utilisé pour les pales d'hélices et les aubes de turbines (ce qui per -met ,entre autre, une éventuelle dissymétrie du profil)
Le secteur d' "attaque arrière du fluide n'intéresse que les ailes de véhicules et celles de certaines éoliennes à axe vertical et ailes satellites,ainsi que certains générateurs hydrauliques qui leurs sont dérivés (fig20i,comme nous le verrons plus loin. Cependant il est très interessant d'examiner deux po -sitionnements possibles de l'orientation de l'aile dans ce sec -teur moins génèra#lement utilisé
Le prelilier est celui qui est en usage jusqu'à maintenant
par tous les véhicules "à vent" et certaines éoliennes à axe
(fig. 19)
veRtical et "ailes satellites". Le second,moyennant des inconvé-
-nients mineurs,à l'avantage sur le premier d'être plus per
-formant globalement, de ne comporter aucun "à coup", de ne pas
jamais perturber l'écoulement du fluide et de rendre aisée 1'
auto-orientation,ainsi que nous allons le voir.

D ans ce qui suit le vent considèré sera toujours rela
-tif au véhicule. Lorsque le vent est "droit devant" par rapport à à ce dernier,l'aile est évidemment "en drapeau" (pour s"esca
-moter" aumaximum),son "bord d'attaque" étant en avant.Dans cette
position la composante suivant la "direction imposée" DI est
négative, mais la plus faible possible.

Dés que le vent "tourne" à gauche (fig l),il faut orien
-ter l'aile du même coté d'un angle infèrieur pour qu'une poussée
F se développe(cette force F étant toujours très près de sa
perpendiculaire) afin que naisse une composants f=F x sin"ga"
dans la direction de la trajectoire; "ga" étant l'angle que
fait le bord d'attaque de l'aile avec l'avant du véhicule(son ,gisement) .

Nous avons également "gv" = "ga" + i ; i étant l'incidence
du vent sur l'aile et "gv" le "gisement" du vent (angle de
celui-ci avec l'avant du véhicule )
Nous savons,en aérodynamique, que lorsque i croit de 0 à 15
ou 20 degrés (adoptons 15 pour simplifier) F augmente assez
régulièrement de 0 à Fm (poussèe maximum possible pour une
aile et un vent donnés). Ensuite,si l'incidence continue à aug
-menter, F chute brutalement à approximativement la moitié de Fm
et reste à peu près constant par la suite; même pour une inci
-dence de 90 . C'est le "décrochage" ,bien connu en aviation
et en marine à voile, au cours du,-quel l'écoulement du fluide
devient " perturbé" alors qu'il était "continu" ou laminaire.

Lorsque l'aile est perpendiculaire au véhicule,la pro
-pulsion est maximum lorsque le vent est à 15 d'incidence;
c est à dire au gisement "gv1, 1050 (de l'avant du véhicule(fg2)
C'est donc la position limite à partir de laquelle la
poussée ne pêut que décroitre.C'est également à partir de
cette position que les deux orientations dont nous venons de
parler sont possibles.

utilisée nt
Nous appelerons "orientation 1" celle qui est habituel le me actuellement en pareil cas,et "orientation 21" celle que nous préconisons,surtout lorsque l'orientation doit être automa -tique (en particulier sur certaines éoliennes et génèrateurs dèja cités et sur les véhicules à équipage peu expèrimenté).

Lorsque le vent continue à tourner jusqu'au vent arrière, l'aile de l'orientation 1 reste aux environs de la position perpendiculaire au véhicule pour faire bé@éficier à celui ci de la poussée maximum Fm/2,qui est de surcroit dirigée dans le sens de la TI(ceci en écoulement perturbé)
A partir du vent arrière,on oriente très rapidement cette aile vers une position symètrique de l'autre bord,en faisant passer le "bord de fuite" de l'aile "face au vent";ce qui s' effectue avec effort d'abord puis en retenant le pivotement pour éviter un à-coup. C'est 1' "empannage" des voiliers,très délicat à réaliser par vent fort.

Par contre,dans l'orientation 2,on continue a "faire suivre" le vent,dans sa rotation,par l'aile avec l'incidence de 15",lorsque celui-ci continus sont mouvement vers l'arrière (fig 3),afin de conserver un écoulement laminaire du fluide.

Nous avons f=Fm x sin "ga" Cette force de propulsion est supèrieure à Fm/2 tant que sin "ga" est supèrieur à 0,5 C'est à dire tant que le gisement de l'aile n'atteint pas 1500 ,car pas sin 1500 =sin 30 = 0,5
Le vent est alors à 15 de cette position de l'aile, sur son arriére,c'est à dire à 165 de gisement (soit 15 de l'arrière du véhicule en "remontant" vers l'avant).

A partir de ce moment,l'"orientation 2" accepte une force
de propulsion infèrieure à celle de l'"orientation 1" qui reste égale comme nous l'avons vu à une valeur proche de Fm/2 L'"orientation 2"fait conserver à la voile l'incidence 15 jusqu' au gisement d'environ d'environ 1600 (c'est à dire 20 de 1' arrière ce moment,cette "orientation 2" prescrit une diminution progressive;mais assez rapide, de l'incidence;;qui doit s'an -luler lorsque l'aile a son "bord d'attaque" exactement pointé sur l'arrière.La présence simultanée ,en positions confondues, du bord d'attaque de l'aile, de la direction apparente d'où vient le fluide,et de l'opposé de la trajectoire imposée TI,est caractéristique de l'"orientation 2" que nous préconisons dans cette invention.

Le gisement indiqué plus haut de 160 est approximatif, comme d'ailleurs les valeurs des autres angles cités, qui peuvent varier dans de faibles proportions suivant les caractéristiques de l'aile et du fluide considèré.

Le secteur de vent dans lequel l'"orientation 2" a une propulsion inférieure a celle de l'"orientation 1" (15 x 2) est largement compensé par la plus grande étendue de celui où elle est supèrieure (1650 - 1050) x 2 = 1200. Dans les autres secteurs, les propulsions sont identiques.

En outre ce petit secteur défavorable de 30 est encore minimisé par trois autres considèrations:
-le vent relatif,seul considèré jusqu'içi,est toujours "sur l'avant" du vent absolu. Le secteur défavorable de vent "vrai" est donc encore plus faible .Nous pouvons l'estimer, pour fixer les idées,à environ 20 .

-dans ce secteur, la vitesse relative du vent est le plus souvent assez faible,puisque la vitesse du véhicule vient en déduction du vent absolu.

-les conducteurs de véhicules à vent ne gardent jamais un cap exactement "vent arrière",car un "empannage" inattendu peut survenir à la plus petite embardée ou saute de vent.Prati -quement,ils "tirent des bords" de faibles amplitudes à partir du cap "vent arrière",ce qui les place dans le secteur favo -rable à l'"orientation 2".Il est donc à noter que,de ce fait, la navigation est identique quelque soit l'orientation adoptée.

Si l'on considère un véhicule virant sans arret à une vitesse angulaire constante,dans un vent absolu régulier, on constate que l'aile de l'orientation 2" ne fait alors qu'os -ciller,dans l'absolu, de part et d'autre de sa position " en drapeau avec une faible amplitude Il en sera exactement de même sur une éolienne à axe vertical et "ailes satellites" si celles ci sont prévues pour une "orientation 2" .(fig 19).

Il est interessant d'établir le tableau suivant,détermi -nant l'incidence "i" du fluide en fonction du gisement "ga" de l'aile
-"ga" de 0 à 90 "i" croit de 0 à 15
-"ga" de 90 à 1600 "i" constant à 15
-"ga" de 160 à 1800 "i" décroit de 15 à 0
Ces positions sont évidemment symètriques par rapport à la "trajectoire imposee TI " du mobile.Le fluide "attaque " l' autre face de l'élément profilé et l'incidence est alors néga -tive si on l'oriente à partir de celui ci
Le graphique de la figure n" 4 traduit ce résultat en co -ordonnées polaires.Pour la clarté, et pour la suite,du présent exposé, une quantité arbitraire constante positive "R" a été ajoutée à l'incidence algébrique "i" correspondant à chaque gisement de l'aile par rapport à la TI (sur le graphique celle ci est orientée vers le haut de la page).

la caractèristique fondamentale de cette courbe polaire (toute théorique et susceptible de simplifications que nous verrons plus loin en vue d'utilisations pratiques) est d'avoir une allure circulaire et d'être excentrée par rapport à i'ori- -gine.

Pour expliquer rapidement et d'une façon simplifiée comment le dispositif de la présente invention est mis en oeuvre pour une auto-orientation,on peut considèrer que l'aile s' oriente dans un premier temps comme une girouette,dans le flux de fluide. Se réfèrant à l'angle "aile-direction prédéterminée Du", le dispositif de la présente invention modifie les dis -tances qui séparent tout ou parties des éléments en contact avec le fluide de son centre instantané de rotation..Un nouvel équilibre s'établie correspondant à une position proche de celle recherchée.A celle ci est lié un nouvel angle "ai le- -DP";;d'où un nouvel ajustement de l'incidence ,et ainsi de suite jusqu'à l'équilibre exact recherché pour une poussée maximum suivant la DP.

Il va sans dire que ces oscillations sont fictives et que l'aile prend immédiatement sa place exacte. Il est en outre rappelé que la DP et la TI sont confondues pour les ailes réceptrices et perpendiculaires pour les ailes propulsives.

Cette explication simple montre d'ailleurs pourquoi,dans certaines réalisations sophistiquées,la détermination de l'"angle de commande" peut être effectuée par une "girouette",ou assi -milé,indépendante de l'aile, fixée sur le mobile porteur.Cet un -nique appareil peut alors commander des mécanismes divers déter -minant l'orientation de plusieurs ailes montée sur le même mobile.Les "déplacements réciproques des éléments des ailes" sont alors effectués par des moteurs électriques ou h drau- liques d'asservissement montés sur chaque aile.Cette dernière installation,assez complexe, se prète très bien à la propul -tion,en génèral auxiliaire, de navire.Dans ce dernier cas,on peut remplacer momentanément la commande par girouette par une commande manuelle, notamment pour adopter occasionnellement l'orientation "1" par vent arrière.

Le moyen le plus façilement compréhensible pour réaliser un dispositif d'auto-orientation relevant du présent brevet est de prévoir un élément profilé, ou plan, articulé sur l'aile, soit sur son bord d'attaque,soit,plus couramment, par son bord de fuite.(fig 5-6-7-8-9)
L''angle fait par cet élément,ou déflecteur,avec la corde du profil de l'aile étant commandé par un train de leviers (fig 5-6-7-9),en appui sur un ou plusieurs éléments excentrés, tels que cames (2) ou excencentriques (3),solidaires du mobile porteur MP,soit directement soit par l'intermédiaire de 1' arbre (4) fixé sur lui.

Ces éléments doivent avoir une forme proche de la courbe polaire de la figure n04.Suîvant la précision désirée, ils peuvent être simplifiés,ce qui permet à la limite l'emploi de simples excentriques (fig 8).

Lorsque des cames seront employées, le débattement de 1' "élément palpeur" (5) pourra également s'effectuer de "haut en bas",c 'est à dire ,plus précisement,dans le plan de l'aile. (fig 9
Des déflecteurs (6) peuvent être également plaçés sur les faces latèrales de l'aile et articulés sur celles ci par leur partie avant (7)(fig lO).En s'écartant-alternativement de ces faces sous l'action de poussoirs(8) commandés par un ou plusieurs éléments excentrès(9) de même conception que ceux du paragraphe précèdent, ils provoquent le nouvel équilibre dans le flux de fluide correspondant à l'incidence désirée.

Ces déflecteurs latèraux peuvent plus simplement être remplaçés par un ou plusieurs forts galets(I0 fig11) montés solidairement, mais d'une manière suffisamment excentrée,sur l' arbre fixé au mobile (4).En débordant alternativement les sur -faces latèrales de l'aile, lorsque celle ci pivote, ils créent le nouvel équilibre nécessaire.Des ouvertures convenablement disposées et ajustée à la forme du galet sont pratiquées sur les faces de l'aile pour permettre ce débord.

il est également possible de pourvoir l'aile d'évidemments formant conduits (12 fig 12) permettant au fluide de la tra -verser d'avant en arrière.La moitié de ceux ci s'inflèchis -sant à droite, et l'autre moitié à gauche,à leur orifice de sortie,à l'arrière.

A leur passage près de l"'arbre"4ils sont plus ou moins obturés par des obstacles appropriés, liés d'une façon judici -euse à celui ci,tels que galets excentrés,cylindres ajourés, masques divers,etc...Ces éléments,en contact avec le flux de fluide, et dont la position par rapport au centre de rotation de l'aile variemodule/es "jets" de fluides à l'arrière et déter
nt -mine/un équilibre correspondant à l'incidence recherchée pour la poussée maximum.

En restant dans le cadre de la présente invention, qui implique des modifications des distances sèparant tout ou parties des éléments en contact avec le flux de fluide,de la position du centrede rotation à l'instant considèré,on peut tout simple -ment déplacer ce dernier par rapport au contour fixe d'une aile.

On conçoit très bien que,si ce centre de rotation ins -tantané est déporté à droite par exemple,l'aile va pivoter à gauche de façon à retrouver un équilibre dans le flux de fluide. il s'établira lorsque la résultante des forces de poussée passera par ce centre de rotation instantanée.

Pour obtenir ce résultat,l'"arbre solidaire du mobile" n' est plus un simple pièce cylindrique,mais s'apparente fortement à un "arbre à cames" ou à un vilbrequin.Comme tels, on peut distinguer danssa structure deux lignes d'axes paralleles l'axe principal B et l'axe "excentré"A .Ce dernier pouvant être l'axe de tourillons,ou d'une articulation quelconque,ou bien le centre approximatif de cames telles que celles précèdemment indiquées(fig 16-17-18-34).(Il est à noter que ces axes sont tpus deux fixes par rapport au "mobile porteur" et qu'ainsi leur appellation peut être permutèe ). (fig 47 53)
S Supposons,pour le raisonnement qui va suivre,l'aile fixe et l'arbre, portant les axes A et B,tournant; ;et astreignons B à rester sur une trajectoire rectiligne transversale et A sur une trajectoire rectiligne longitudinale médiane par rapport à l'aile (fig 4 fig 40)
Nous savons que le centre instantané de rotation d'une figure par rapport à un plan est située sur les "normales" à la trajectoire de chacun de ses points (au point considèré à l'instant également considéré)
Il suffit donc de connaitre la trajectoire de deux points A et B par exemple)pour avoir le centre instantané de rota -tion P au points d'intersection des deux normales AP et BP aux trajectoires OA et OB des axes A et B l'aile étant considèrée fixe pour le raisonnement.

La trajectoire de A et de B étant orthogonale,dans l'aile, par construction,et se coupant au point O,la distance OP égale la distance AB ,fixe .Le point P,centre instantané de rota -tion,décrira un cercle complet dans l'aile lorsque le flux de fluide tournera de 1800 autour d'elle.

De ce fait,à chaque tour, l'aile sera deux fois "en drapeau" (fluide "sur l'avant" et "sur l'arrière",par rapport à la DP) et une fois inclinée à droite et une fois à gauche, comme prévu.

Les dimensions de tous les éléments devront être établies (et corrigées) par expèrience afin notamment que l'incidence maxi -mum soit convenable (15 à 20 degrés pour l'air).

Pour astreindre les axes A et B de I' "arbre" à suivre leur trajectoire liée à l'aile, nous disposons de deux moyens principaux.

Le premier est tout simplement un dispositif de glissières rectilignes consistant,dans u-réalisation initiale,en des pièces a@@ongées (16, fig 14) articulées perpendiculairement sur l'un des axes A ou B, coulissant dans ou sur,des "guides" correspon -dants(l7 fig 13) solidaires de l'aile, transversalement (fig 13), ou longitudinalement(fig 35 47)
Ces glissières peuvent être également des ouvertures rectilignes pratiquées dans des "parois" disposés suivant le plan d'un "profil" de l'aile (autrement dit suivant une de ses sections droites),dans lesquelles s'engagent perpendiculaire -ment,et coulissent latéralement, les axes A ou B
La largeur de ces ouvertures rectilignes pouvant être faible (fig 32) ou forte (fig 33).Dans ce dernier cas un galet cir -culaire (23) solidaire de l'"arbre",centré en A ou B,est prévu.

On peut disposer des roulements à billes,à rouleaux,à aiguilles (73 fig 42) pour réduire les frottements. Il convient alors de les utiliser au moins par paires,en parallèle,les chemins de roulement placés en opposition par rapport à la "corde" de la section d'aile considèrée étant alors "décalés" suivant des sections différentes, quoique très proches,pour permettre leur rotation indépendante.Le galet 23 peut être porté par une
glissière 21 (fig 47 53)
Il convient de noter que ces galets circulaires (23) centrés en A ou B peuvent être remplacés,en vue de l'obtention d'une incidence plus rigoureusement adaptée (véhicules à vent par exemple),par des cames analogues à celles citées plus haut(fig 5 6 et 7 ) .Elles devront être généra. lement également disposés par paires (fig 16 et 17 ) pour que leur positionnement soit sans jeu latèral.

Contrairement au premier, le second moyen, qui va suivre,ne contraint pas les "axes" A ou B à parcourir dans l'aile des trajectoires rectilignes,mais des arcs de cercles qui peuvent leur être assimilés.

Pour ce faire on utilise une pièce allongée, que nous nommerons "biellete" 18 (fig 15 18 32 33 36 42 52),pouvant avoir également la forme plate et rectangulaire de la figure 37, qui comporte un "passage d'axe de pivotement" ,d'axes parallèles, à chacune de ses extrémités
L'un de ces axes étant articulé sur l'aile, soit latèra -lement en D (fig 18 36 37),soit aux environs de son plan mèdian,
( à l'avant ou à l'arrière d'un évidement 15 de celle ci,) en un point C (fig 15 32 33 36 37 42 43-5263L4attre axe de cette biellette (18) étant articulé sur 1'"arbre solidaire du mobile"en un des points A ou B (voir les figures qui viennent d'être citées).

Dans ces conditions, les axes A et B décrivent effectivement dans l'aile des arcs de cercle que nous pouvons assimiler à des prtions de droite qui répondent au but proposé;mais cette assimilation n'est pas nécessaire ainsi que le montre la démons -tration qui suit
Le centre de rotation instantanée de l'"arbre" portant A et B se trouve,comme on l'a vue plus haut, au point de rencon -tre P des "normales" aux trajectoires de deux quelconques de ses points,portés à partir de la position de chacun de ces deux points à l'instant considèré .Ces "normales" sont concrètement représentées par les "biellettes" elles mêmes, ou plus précisé -ment par la ligne joignant ses deux tourillons d'extrêmités (passages d'axes de pivotement) (fig 32 et 36);l'un de ceux ci étant fixe et l'autre décrivant un cercle par rapport à l'aile.

Ainsi, lorsque le fluide "tourne" autour de l'aile,nous voyons que P décrit une courbe fermée dont la forme se rapproche du cercle de la figure 13 bis et qu'ainsi le fonctionnement du dispositif de la présente invention est comparable dans les deux cas.

Pour conclure cette partie de l'exposé concernant les dépla -cements du centre de rotation de l'aile en son sein nous cons -taterons que nous pouvons combiner deux à deux les deux dispo -sitifs venant d'être présentés (l'un appliqué à A,l'autre à B).

C'est à dire
1/ - Deux dispositifs "glissières" (fig 13 bis)
2/ -Deux dispositifs "biellettes" (fig 36 37)
3/ -Les deux dispositifs combinés ensemble
a/ -glissière transversale (fig 13) avec biellette
latèrale (fig 18)
b/ -glissière longitudinale avec biellette avant
ou arrière (fig 32 33 35 42 45 )
A ce tableau, nous pou vons ajouter le dispositif à came et à biellette longitudinale (fig I6 et 17) ,qui n'est qu'un raffi -ement du système 3/b.

Il est à noter que ces dispositifs,comme nous le consta -terons plus loin, sont applicables non seulement aux ailes "réc -eptrices",mais également aux ailes "propulsives".

Nous terminerons cette première partie de l'exposé,où il a été surtout question d'ailes "réceptrices" par quelques remarques:
A/ Les ailes assurant l'avancement des véhicules "à vent" sont réceptrices et non propulsives comme pourrait le laisser croire le terme "aile de propulsion" utilisé ligne Il page l.Elle utilise (réception) l'énergie du courant de fluide.

B/ Un montage analogue à celui des éoliennes à axe vertical et ailes satellites (dont il a été question lignes 27 à 33 page 6) peut être utilisé dans un courant de liquide. Ces ailes peuvent également être montées sur les "maillons' d'une "chaine" fermèe circulant entre au moins deux tambours.Chacun de ces "maillons" constituant le "mobile porteur MP" étant formé d' une pièce en forme de H "couché" (fig 20),la barre milieu étant l'"arbre" 4.Chaque "maillon" étant articulé au suivant en 26, extrémités des "barres" latèrales du H.Ce dispositif étant "omnidirectionnel" il peut être utilisé par exemple dans un cou -rant tournant de marche.

C/ Pour toutes les ailes fonctionnant au moyen d'éléments excentrés précèdemment décrits, il est possible de réduire la poussée ,et même de l'annuler,par un dispositif simple (fig 53 22 et 23) caractèrisé par un centrage progressif de ces éléments, que ce soit des cames (27) ou des excentriques (2).En poursuivant ce mouvement de translation au dela du centre (29) la trajectoire imposée TI est inversée.

La suite de cet exposé est plus particulièrement consa -crée aux pales d'hélice (ou aubes de turbine qui sont identiques dans leur principe) orientables, qu'elles soient "réceptrices" ou "propulsives".

Cette catègorie d'ailes offrent surtout la particularité de recevoir le flux de fluide dans un secteur limité, toujours sur la même face, ce qui permet des dispositifs particuliers qui s'ajoutent à ceux déja décrits (tout en restant dans le cadre de la présente invention : orientation pour une poussée maximum suivant une DP par ajustement d'équilibre dans le flux,obte -nu par modification des positions réciproques " centre de ro -tation instantanée - éléments de l'aile en contact avec le flux " cette modification étant commandée par l'angle "aile-DP")
Il convient tout d'abord de montrer,en s appuyant sur des exemples concrets, la similitude de' principe de fonctionnement de toutes les "ailes",qu'elles soient "réceptrices" (utili -sant l'énergie du courant de fluide),ou "propulsives (mues par un moteur).

Considérons un véhicule à vent muni d'une aile formant voilure, monté sur un rail et pourvu ou non d'un moteur pro -pulseur auxiliaire.Pour fixer les idées prenons la TI (tra -jectoire imposée,c'est à dire le rail) allant vers le Nord (vers le haut de la page) (fig 27).

Si le dispositif de la présente invention,mis en fonction sur ce véhicule, prévoit la DP également vers le Nord, la compo -sante f de la poussée dans cette direction est "optimisée" pu "favorisée")c'est à dire qu'elle est la plus forte possible pour les conditionsde vent en vigueur. Le véhicule sur rail aura tendance à avancer le mieux possible permis par les conditions règnantes.

La force orthogonale f' sera faible et considérée comme parasite.Elle sera équilibrée par la réaction latérale des rails (sur Ih navire elle serait équilibrée par la dérive).

Si nous remplaçons ce véhicule par le moyeu d'une hélice, la même figure 27 représente une pale vue"du dessus";l'arbre de cette hélice étant dirigé vers l'est.La force f' sera équilibrée par les butées de l'arbre de l'hélice .La f développera un couple moteur qui pourra animer une éolienne,une turbine etc. C. fig 28)
Faisons maintenant pivoter de 90" le mécanisme du disposif de la présente invention,de telle façon que la DP soit vers l'Est ;le véhicule pourra encore éventuellement être poussè sur ses railspar la force "parasite" faible f',qui pourra porter au Nord ou au Sud.La force "favorisée" f ne pourra que pousser. les rails latèralement vers l'Est, ce qui à première vue ne présente pas d'intèret.

Il n'en est pas de même si nous remplaçons comme précèdem -met le véhicule par la pale d'hélice.La force"favos3isée"f sera dans la direction de l'axe du moyeu et exercera une forte poussée sur ses butées.

Le cas le plus courant et le plus interéressant est celui àû le fluide est au repos "dans l'absolu" ,un moteur faisant tourner lthélice,entrainant les pales à une vitesse Vh (fig 28)
La pale,pourvue du dispositif de la présente invention,s' oriente,dans le flux relatif ainsi crée,pour un poussée maximum f en direction de l'axe de rotation de l'hélice.C'est celle ci qui peut propulser un navire, un avion etc .La force "para -site" f' est orientée perpendiculairement à ce même axe, dans le sens opposé au flux relatif et constitue le couple résistant de l'hélice.

Lorsque le véhicule porteur de l'hélice avance vers 1'
Est (fig 29) avec une vitesse Vv,le flux relatif reçu par les pales est la résultante vectorielle Vr de la vitesse du vé -hicule porteur de l'hélice Vv,et de la vitesse tangentielle d'eâ la rotation de la pale Vh ,après avoir inversé leur direc -tion (fig 29) . En d'autres termes moins mathématiques, le fluide relatif "tourne" à droite sur la figure 29,,l'aile "le suit" (avec cependant un petit décalage angulaire du à la variation de l'incidence qui doit s'aelapt;- à la nouvelle orientation) afin que la poussée reste maximum.

est à noter que les ventilateurs et les turbines créant un courant de liquide peuvent être assimilés à des propulseurs.

La figure/30 concerne le cas plus spécial pour lequel l'aile propulsive reçoit un fluide dont la vitesse relative a une compo -sante de même sens que la poussée qu'elle provoque.Nous trouvons ce cas pour les pales d'autogires,les ailes de pla -neurs et d'avions,d'hélicoptères en descente,d'hydrofoils de bateaux etc ..Dans le cas de la figure,l'aile pivote sur la gauche pour une incidence optimum avec Vr. Si la rotation est suf -fisante,la force F,qui se trouve toujours légèrement sur l'arrière de la perpendiculaire à l'ailes sa composante f' qui porte alors vers le Nord,c'est à dire dans le sens de rota -tion de la pale.Le mouvement peut donc s'entretenir de lui-m@ -même sans moteur (autogyre, planeur etc) et même produire de l' énergie occasionnellement.

Nous avons vu (ligne ll page 14) que pour transformer une aile génératrice en aile propulsive,nous avons fait pivoter le dispositif de la présente invention de 90 (sur la figure 28 la DP a été déplacèe du Nord vers l'Est, la TI restant Nord),
Ceci sera utilisé par la suite.

En vue également d'applications ultèrieures il est indis -pensable de considèrer les positions intermédiaires de la DP.

La figure 31 représente l'aile de le figure 29 après que l'on aie fait tourner légèrement la DP à gauche.La nouvelle force F, un peu plus faible,a maintenant une petite composante Y dans le sens de l'avancement,c'est à dire opposé à f', qui crée le couple résistant de l'hélice propulsive.La force f' ayant ainsi dimi -nuée,on constate que ce couple est devenu plus faible,mais au détriment d'une propulsion X également plus faible.Ce décalage de la DP,dont nous verrons plus loin comment l'obtenir, offre un grand intèret sur les hélices,dans le cas notamment où le moteur n'est pas assez puissant pour l'hélice considèrée et qu'il n'arrive pas à "atteindre ses tours
Si l'on pousse plus loin ce décalage de la DP nous obtenons, à 90 ,une propulsion nulle,puis au delà une marche arrière;l' hélice étant toujours en équi libre dans le flux de fluide, con -formémént à la présente invention.

Lorsque la DP est décalée de 90 (voir ligne 13 page 14) nous nous retrouvons dans le cas de la figure 27 (le fluide de droite)et l'hélice est alors génèratrice.Ce fait peut avoir des applications pratiques comme nous le verrons plus loin.

(par exemple sur un voilier dont l'hélice débrayée, est utilisée pour la recharge des batteries)
Lorsque la DP et la direction relative d'où vient le fluide ne peuvent faire entre eux qu'un angle modèré (moins de 90" environ), ce qui est toujo urs le cas des pales et aubes,le"dé -placement relatif du centre instantané de rotation par rapport aux éléments de l'aile en contact avec le fluide" peut s'obtenir de la façon suivante ::
On dispose sur l'"arbre" 35 solidaire du mobile (le moyeu de l'hélice) une rampe dentée 33(fig 24 25)sur une section de son pourtour.L'évidemment 32 de l'aile 24 comporte sur sa paroi une rampe dentée correspondante restant constamment en prise avec la première.La rampe dentée 30 pouvant être recti -ligne (fig 31) ou courbe (fig 24),mais avec en génèral une composante transversale,souvent d'un seul coté de l'aile.

Les engrenages pouvant être droits ou Hélicoïdaux et plusieurs, identiques,pouvant être installés sur la même aile.

On croit très bien que tout changement de direction du flux par rapport à l'aile entraine,par effet de 'girouette' un "roulement"de la rampe 33 de l'aile sur celle de l'arbre 35
Le point de tangence T, par nature même centre instantané de rotation,se déplace alors latèralement par rapport à l'aile et un nouvel équilibre dans le flux de fluide s'établie suivant l'incidence désirée.

Afin de maintenir les engrenages 30 et 33 l'un contre l'autre plusieurs moyens peuvent être employés:
Le plus simple est de disposer en 34 (fig 24 et 25) une surface concave à frottement doux dans l'évidement 15 de aile,à l'opposé de l'engrenage 33, venant s'appuyer avec le minimum de frottement sur une surface convexe correspondante disposée sur l'arbre 35
Un deuxième moyen est d'utiliser le magnètisme ,en plaçant des aimants (ou en l'aimantant lui même) sur l'arbre 35 (fig 38).

Le circuit magnétique se refermant par le métal de l'aile elle même,ou par des aimants qui lui sont adjoints.

Un troisième moyen consiste à disposer un biellette 36 (fig 41) reliant par des tourillons un point H de l'évidemment 15 de l'aile avec un point E de l'arbre 35.

Un quatriéme moyen,pouvant être considèré comme une vari -ante du précèdent, consiste à remplacer le tourillon H de la biellette par un appui de celle ci sur la paroi intèrieuryde l'évidemment de l'aile.Cet appui étant réalisé par des rampes dentées correspondantes 75 - 76 (fig 54 et 55),courbes ou rectilignes; le tout en accord avec les engrenages principaux 30 et 33
La suite de cet exposé consacrée aux pales d'hélice et aubes de turbine traitera de celles s'orientant par les dis -positifs suivants précèdemment indiqués:
-dispositif par "biellette 18 et coulissement (ou rou -lement) d'une came circulaire 23 (fig 18 26 33 34 42 43 52.53 47)
-dispositif par engrenages 30 33 (fig 24 25 41 54 55).

Il faut cependant faire mention du dispositif comportant des pales pivotant librement autour de l"'arbre" 35 (formant cette fois simple pivot) et dont l'agencement est tel qu'il détermine une incidence fixe judicieusement choisie,correspon -dant aux conditions d'utilisation les plus courantes.Une simple correction à cette incidence peut être apportée par les moyens décrits plus haut concernant les ailes en génèral,et en parti -culier par le dispositif des figures 10 et 11 (mais appliqué que sur une seule face).

A la limite, pour une réalisation simplifiée, ce dernier dis -positif correcteur peut être supprimé: l'incidence restant alors immuable mais se rapprochant bien plus de l'incidence idéale que ne le ferait une pale fixe.

Pour toutes ces hélices un dispositif de synchronisation de toutes les pales est souhaitable afin d'éviter un déséqui -libre perturbateur en cours de fonctionnement.Il consiste en premier lieu à rendre la biellette 36 (fig 4l),oula biellette 18 (fig 42),solidaire d'un axe traversant de part en part 1'
4 "arbre" 23 ou 38 dans sa longueur,pour venir aboutir dans une cavité centrale du moyeu. La biellette 36 étant clavetée sur cet axe en un point E et la biellette 18 en un point B.Cet axe sera dénommé ici "axe rayonnant" 38 bis car il est placé suivant un "rayon" de l'hélice.

Une variante interessante applicable seulement au montage de la figure 42 consiste â claveter cet "axe rayonnant" 3o bis non pas en B sur la biellette 18,mais en A, sur un secteur denté additionel 72 (fig 43) qui,travaillant en parallèle avec les roulements 73 (fig 42) (voir ligne 37 page IO),viendra s'en -grèner sur une rampe dentèe rectiligne 37 bis fixée sur les parois latèrales longitudinales de l'évideminent de l'aile.

Dans la cavité centrale du moyeu de l'hélice, les "axes rayonnants" 38 bis de chaque pale seront clavetés sur un secteur denté qui viendra s'engrèner sur une couronne dentée 39 (fig 44) tournant librement autour de son axe 40,coaxial avec celui de l'hélice; ce qui détermine bien la synchronisation de toutes les pales de l'hélice ou de la turbine.

Une variante importante consistera à remplacer cette couronne dentée 39 par une pièce 54(fig 48),coulissant libre -ment,parallèlement à l'axe de l'hélice.Cette pièce étant pourvue de rampes dentées 55 rectilignes et parallèles à l'axe de coulissement;chacune d'elles venant s'engrèner sur le secteur denté 38 de chaque pale afin d'en assurer la synchronisation de l'orientation.La fig 39 explicite bien une autre variante, par leviers
Le tableau suivant résume les diffèrents dispositifs que nous avons retenus pour la suite de cet exposé,dans le cadre de ce qui avait été annoncé ligne 10 page 17,en tenant compte des diffèrents clavetages de l'axe rayonnant" 38 bis de -syn- -chronisation des pales,a l'intérieur de l'évidemment de chacune (et qui contribuent d'ailleurs à leur tenue).

A/ Dispositif par biellette et coulissement d'une came circulaire 23 portée par 1' arbre solidaire du mobile".L' "axe rayonnant" 38 bis de synchronisation étant alors claveté:
a/ directement sur la biellette 18 en un point B excentré par rapport à la came circulaire (fig 42 52).

b/ sur un secteur denté 72 ,engrèné sur une rampe denté/7 bis (fig 43 52) fixée la paroi latèral%e l'é évidemment de l'aile au point B,centre de la came circulaire 23.

(solidaire du mobile)
B/ Dispositif paf'engrenages en prise 30 33',l'"axe rayon -nant" 38 bis de synchronisation étant claveté
a/ directement sur la biellette 36 (fig 41) de maintien des engrenages en prise (ligne 39 page 16),au point
E de arbre solidaire du mobile" 35.

b/ sur un secteur denté supPlémentaiXe u taie 75 (fig 54 55),au point E de l"'arbre solidaire du mobile 35;les denté 75 étant en prise avec celles d'une rampe rectiligne 76 (fig 55) ou d'un secteur circulaire 76 (fig 54),solidaire de la paroi opposée de l'évidement 15 de l'aile Ce secteur denté remplace alors la biellette 36 (fig 41) dans sa fonction de maintien en prise des engrenages principaux (porteurs du centre instantané de rotation) " 30-33.

Le dispositf du présent brevet, fonctionnant par équilibre de l'aile dans le flux de fluide ,est très sensible; il peut être bloqué par un grain de sable ou autres obstacles. Il peut égale -ment y avoir emballement, par exemple pour une éolienne dans un très fort vent .11 est donc important de pouvoir agir également sur l'orientation des pales,notamment pour la sécurité, soit manuellement, soit par un dispositif automatique.

Pour ce faire,un manchon 41 (fig 45) solidaire d'un dis -que 42 coulisse le long de l'arbre de l'hélice dans une partie 44 accessible,entrainant,d'une façon classique,une tige/a 1' intèrieur d'un évidemment 45 concentrique à celui ci qui débouche dans le moyeu de l'hélice.La liaison se faisant à travers une saignée longitudinale 47 de l'arbre tubulaire par la pièce 46 et un mouvement de coulissement de cette tige 44 est commandé par un étrier 48 agissant sur le disque 42,tout en le laissant libre de tourner.Cetr étrier se déplaçant longitudinale -ment par action manuelle ou par un appareillage automatique de sécurité.

Par l'intèrmèdiaire d'un manchon pourvu de rainures ou de saignées hélicoîdals 49 (fig 46),le déplacement longitudinal de la tige 44 imprime un mouvement de rotation correspondant à une pièce mécanique 50 pouvant pivoter suivant l'axe de 1' hélice,dans la cavité centrale du moyeu. Cette pièce,alignée avec l'axe de la couronne dentée de synchronisation 39 qui se trouve en regard,comporte un "ergot" 51 qui peut venir s' appuyer, lors de sa rotation,sur des butes 53 en saillie sur une face de cette couronne.La position de ces derniers délimite un secteur angulaire sur la couronne 39 pour leuqel l'ergot 51 n'est pas en contact avec les butées 53,qui correspond au libre fonctionnement de l'hélice en auto-orientation.

Un mouvement longitudinal de l'étrier 48 (fig 45) déter -mine en fin de course une rotation de l'ergot 51 qui entraine celle de la couronne 39 ce qui contraint les pales à pivoter toutes ensembles. Un déblocage du mécanisme,un débrayage d' d'urgence par "mise à plat" des pales,et même une marche arrière par "mise à contre" est alors possible ,entrainant un arret quasi immédiat.

Une variante consiste à faire porter les deux butées par la pièce 50,en réservant toujours un secteur angulaire libre,pour le fonctionnement normal;c'est dans ce cas la couronne qui comporte un uni que ergot.En génèral des ressorts,soit spires centrés suivant l'axe 40 44,soit "à boudins" placés sur 51 ou 53 ,soit à lames, sont mis en tampon, pour permettre seulement une action progressive s'opposant à l'auto orientation.Dans tous les cas une plage suffisante de libre jeu de la couronne est réservée au fonctionnement normal de l'auto orientation synchronisée des pales.

Le même dispositif de coulissement d'une tige 44 dans la cavité du moyeu de l'hélice peut être utilisé pour agir sur le deuxiéme mécanisme de synchronisation décrit ligne 12 page 18 et montré sur la figure 48.Dans ce cas le dispositif se simpli -fie carla tige 44 peut attaquer directement par simple coulis -sement la pièce 54 porteuse des rampes dentées 55 La liaison se faisant par l'intermédiaire d'une pièce formant étrier ,pouvant tirer ou pousser unélèment solidaire de la pièce 54,en réser- -vant toutefois une plage suffisante de "non intervention" pour permettre le libre coulissement de celle ci pour lui per -mettre son rôle dans l'auto orientation en fonctionnement normal.

Des ressorts "tampons" sont également prévus,comme précédemment.

Une autre façon d'agir sur ia rotation des pales (nota -ment pour les mesures de sécurité citées plus haut) est de modifier l'orientation de la DP,comme il l'a été indiqué ligne 18 page 15.Cela permet la diminution de la puissance (ligne 23 page 15) et la transformation d'une hélice propulsive en hélice génératrice (ligne 1 page)16)(cas du voilier utilisant son hélice débrayée pour faire fonctionner un génèrateur) Dans les positions intermèdiaire5de la DP on concoit que l'on peut aisément provoquer le "débrayage" (mise "à plat" des pales) ou la marche arrière.

Pour obtenir ce résultat,il suffit de faire pivoter 1' "arbre solidaire du mobile",ctest à dire la pièce 35 de la figure 41,ou la pièce 23 de la figure 42,respectivement autour des points E ou A.Ces points étant également les points de passage des arbres 38 bis,il est alors éventuellement possible d'installer conjointement les dispositifs de synchronisation et de rota -tion de la DP-
Sur celle ci,on voit que le dispositif de commande extèrieur à l'hélice agit sur la rotation de la DP par le système de rampes dentées longitudinales précédemment décrit.La synchronisation (par la couronne 31) reste libre et un déblo- -cage éventuellement devenu nécessaire de celle ci peut être obtenu par la maneuvre en bout de course avant et arrière des rampes dentées longitudinales 55 qui oblige les pales à aller au delà de leur débattement normal dans l'auto orientation; les "arbres" 35 ou 23 viennent alors en appui sur des butées protè- -geant les parois de l'évidement1e l'aile et provoque ainsi son déblocage.

Dans le but de diminuer uniquement la "puissance" d'une hélice,dont le moteur n'arrive pas à "atteindre ses tours" (voir ligne 23 page 15yon on peut tout simplement faire pivoter à l'arret la DP pour obtenir un nouveau positionnement fixe.Un démontage des pales est alors en génèral nécessaire et des "crantages" positionnent exactement les "arbres" 23 ou 35 ,après dessèrage et ressèrage de boulons ou de vis.

Les pales d'hélice ou aubes de turbines décrites jusqu' à maintenant dans le présent exposé ne pivotent que d'une seule pièce et ne peuvent de ce fait s'adapter exactement à toutes les incidences puisque la vitesse relative du fluide et,partant,sa direction,varie en fonction de la distance de chaque point con -sidéré au centre de rotation.

On peut remèdier à cet inconvénient en divisant chaque pale en sections transversales parallèles pouvant s'orienter cha -cune indépendament par le dispositif d'auto orientation du pré -sent brevet (fig 21),1"'arbre solidaire du mobile" 23 ou 35 leur étant commun.

Il est toutefois recommandable de prévoir également un dispositif de synchronisation pour des raison d'équilibrage.

Deux catègories de moyens peuvent être utilisées/
A/ Synchronisation proprement dite des seules sections en bout de pales.Les sections intermèdiaires étant synchronisées de proche en proche par action sur leurs "flancs Jouxtant ceux de leurs voisines immédiates.

B/ Toutes les sections sont synchronisées par un dispositif intèrieur,indépendament de tout contact avec leurs voisines.

Le moyen A/ consiste à synchroniser d'abord, comme il a ètè dit, la section d'extrêmitée de chaque pale puis à utiliser un dispositif qui contraint les autres à se décaler de proche en proche depuis le moyeu jusqu'à la section de bout de pale.

Trois variantes de ce dispositif sont prévues ici
1/ Chaque section (fig 49) comporte dans son épaisseur 57 des galets 58 dentés, reliés à la section d'aile par leur axe,et débordant légèrement de part et d'autre des "flancs" de celle ci.

Les dents s'engrènant dans des rampes dentées correspondantes portées par les dits "flancs" des sections d'ailes adjacentes (Ces "flancs" étant tous plans et parallèles).0n conçoit qu'a chaque fois qu'une section pivote par rapport à la précèdente d'un angle "a",elle force celle qui la suit à pivoter d'un angle "2a",et ainsi de suite de proche en proche,depuis le moyeu fixe jusqu'à la dernier section,synchronisée avec ses homologues des autres pales.

2/ Chaque section (sauf la dernière) comporte des ouver -tures 67 (fig 50) ayant la forme de deux troncs de cones opposés par leur petite section et reliès en 63 par un petit "tunnel" cylindrique;ces ouvertures traversant 1'épaisseur de la section considèrée d'une façon symétrique. Des tiges cylindriques 60 comportant en leur milieu des renflements shèriques de diamètre égal à celui du "tunnel" (61 63),y sont logées et peuvent jouer librement.Chaque extrêmité de ces tiges 60 compor -te une partie sphérique 62 qui vient s'encastrer dans une alvéole cylindrique 64 de diarnètreSabelui de la partie sphè -rique 62 de la tige 60.Cette alvéole 64 étant en creux sur les "flancs" correspondants des sections adjacentes.

Des bille 65 circulant dans des gorges calibrées aux dimensions cpnvenables 66 en creux sur les "flancs" adjacents sont destinées à maintenir les écartements tout en permettant le fonctionnement du dispo -sitif.On peut également remplaçer le petit "tunnel" 63 par une alvéole sphèrique qui forme alors rotule avec la partie sphérique 61 de la tige 60 de façon a mieux en assurer la tenue.

3/ Ce disositif est une variante du précèdant,mais il présente l'avantage de ne pas nécessiter de billes pour maintenir l'écartement entre les sections.Les sphères d'extrêmités 62 des tiges 60 de la figureF,xD sont également des protubèrances sphériques (68 de centre K fig 51) mais leur partie opposée à celle du reste de la tige est remplaçée par une calotte sphè -rique 69 centrée en I milieu de cette tige.ette disposition permet de maintenir l'écartement désiré entre les sections de pales.La même figure 51 montre un détail de construction,non obligatoire, destiné à faciliter la mise en place sans montage compliqué de la tige 60 : la sphère centrale,formant rotule, du logement 67 de la tige 60 est alésè d'un seul coté en 63 pour permettre le passage de la sphère centrale correspondante 61 de cette même tige.Ce coté de l'alèsement doit être choisi pour que la force centrifuge ne puissent créer de perturbation dans le fonctionnement.

Le moyen B de sychronisation relise axe 38 bis;'qui est commun pour toutes les sections d'une même pale.

La figure 52 le montre lorsqu'il est appliqué au dispo -sitif d'auto orientation "biellette 18 et coulissement d'une came circulaire 23 ".Le secteur denté 72, claveté sur cet axe 38 bis et quis'engrène sur la rampe dentée 37 bisa cette fois un rayon diffèrent suivant le "rang" occupé par la section sur la pale.

Cette caractèrîstique explique pourquoi la position de @@@@@@ section est diffèrente le long d'une même pale quelque soit l'angle dont à tourné l'axe 38 bis, qui leur est pourtant commun.

Les dimensions de ces secteurs et rampes sont judicieusement choisiespour que les orientations de ces sections s'échelonnent correctement depuis le moyeu jusqu'à l'extrêmité de chaque pale.

Des dispositifs de butées sont en outre prévus au niveau de la came circulaire 23 (fig 42 et 52) et des glissières 37 pour s'opposer à la force centrifuge. Les roulements prévus plus haut (ligne 38 page 10) peuvent être coniques et les glissières cor -respondantes,"en biais".

Le moyen B de synchronisation des sections d'aile,lorsque le dispositif employé est du type "par engrenages principaux en prise 33-34" se comprend très facilement sur les figures 54 et 55.

La encore les dimensions du secteur denté 75 conditionne la position de sa section pour un angle de rotation donné de 1' axe 38 bis
Le dispositif de synchronisation peut être simplifiè sur une hélice auto orientable n'utilisant pas le dispositif de dépla -cement du centre de rotation exposé à partir de la ligne 14 page 9. Les éléments profilés DP qui constituent les sections de pale ne font alors que pivoter autour de l'"arbre" 4 ,ici "pivot" 4 qui,dans son application aux hélices,est toujours d'un fort dia -diamètre en raison des efforts très importants qu'il doit subir comme étant le seul élément de liaison des sections avec le moyeu.

Pour équilibrer la force centrifuge chacune de ces sections doit être pourvue de butées circulaires constituées par des saillies continues débordant le pourtour du pivot 4 venant coulisser dans des gorges correspondantes creusées annulairement dans les parois de la partie tubulaire de la section EP réservée au passage du pivot 4 (ou vice versa).Des roulements à billes,à aiguilles,à rouleaux,droits ou coniques,pouvant très bien être utilisés à cette fin.

Les sections de pales ne recevant le fluide que sur une seule face et dans un secteur limité,la symètrie de rigueur dans le cas génèral des EP n'est plus nécessaire et il est alors possible de choisir l'emplacement du pivot 4 dans le corps des sections de pale pour que l'équilibre dans le flux de fluide se fasse, dans les conditions de fonctionnement les plus habituelles sans l'intervention des moyens correctifs déja décrits,qui n'inter- -viennent plus alors que très modèrément. S'ils font défaut, volontairement ou par avarie,provisoirement ou en permanence, la section EP "suivra" la direction relative du fluide avec l'inci -dence constance prévue par le constructeur dans cette circons -tance, et le fonctionnement sera de toutes façons bien meilleur que celui d'une pale fixe.

Dans ce qui suit les axes 38 bis (dits "axes rayonnants") décrits à partir de la ligne 6,page 18, des diffèrentes pales, sont toujours synchronisés ensemble à l'intérieur du moyeu de l' hélice par les moyens décrits à partir de la ligne 6 de la page 18.

Les autres extrêmités des axes 38 bis, dans des petits évi -dements du pivot 4,sont clavetées sur des secteurs dentés 7 (fig 56) en prise avec des secteurs dentés doubles 7 pivotant en leur centre autour du point F appartenant au pivot 4.Par son deuxiéme secteur denté,de denture en gènéral diffèrente,diamè -tralement opposé par rapport à leur centre commun, et débordant légèrement de la surface latèrale cylindrique du pivot 4 par des "fenètres" appropriées,ils s'engrènent dans des secteurs dentés concaves placeSdans des "saignées" annulaires de la paroi late- -rale de la partie tubulaire de EP recevant le pivot 4.

Les dimensions respectives des rayons de ces différents secteurs circulaires sont choisies de façons qu'à tout déplacement angulaire de l'axe 38 bis corresponde un rotation de chaque section EP qui croisse régulièrement, et d'une façon bien établie, depuis le moyeu jusqu'en bout de pale.Suivant l'ampleur de la rotation prèvue,les deux secteurs dentés circulaires accolés 78 peuvent se chevaucher, dans des plans différents, et même se fermer complètemeW pour former des pignons complets accolés.

Si la pale n'a qu'une seule section,c'est à dire si elle ne forme qu'un seul bloc, le dispositif se simplifie considèrable -ment car il suffit alors de faire passer l'axe 38 bis au centre du pivot4 et de le rendre solidaire à EP par une liaison fixe quelconque, pouvant notamment être placée à l'extrémité du pivot.

Il est possible également de remplacer le secteur 77 par un simple ergot 77 bis (fig 57) lié perpendiculairement à l'arbre 38 bis dont l'extrêmité,en général sphèrique,vient se loger dans
te alvéole souvent cylindrique 80 bis,de diamètre correspondant située au lieu et place du secteur dentée concave 80 de la figure 56.

Les ergots des différentes sections d'une même pale étant en outre placés sur des génèratrices diffèrentes de façon à provoquer les rotations diffèrenciée de chacune.Ainsi par exemple, sur la figure 57,la section correspondant à l'ergot 77 bis pivo -tera plus que celle correspondant à l'ergot 77' bis.

Il est également possible de ne plus placer l'axe 38 bis parallèlement à l'axe du pivot 4 (fig 58) de façon à bénéficier d' ergots de longueurs différentes suivant les différentes sec -tions d'une même pale.On peut d'ailleurs combiner en même temps ces deux derniers dispositifs "ergots sur génèratrices différentes de 38 bis" et "axe 38 bis non parallèle à celui du pivot 4" de façon à avoir plus de possibilités pour ajuster les rapports des rotations désirées pour les sections d'une pale.

La synchronisation des axes 38 bis peut se simplifier lors -que l'hélice ne comporte que deux pales en supprimant, dans 1' évidement du moyeu, la couronne 39 (fig 44 46) ou la pièce 54 porteuse des rampes dentées 55 (fig 48);les deux secteurs 38 s'engrènant alors directement (fig 59).Un tel montage entraine en principe un décalage des pivots 4 ce qui n'est pas incompatible avec la conception d'une hélice bien que cela ne se fasse en génèral pas.

On peut toutefois remettre ces deux pivots 4 en ligne en utilisant conjointement le dispositif venant d'être décrit pivot 4 et axe 38 bis non alignés (fig 60),et retrouver ainsi 1' aspect d'une hélice classique.

Dans ce dispositif, comme toutes les fois où l'axe 38 bis n'est pas parallèle au pivot 4,et où des ergots sont employés, les alvéoles 80 bis sont remplacées par des saignèes longitudinales de section rectangulaire de largeur égale au diamètre des sphères d'extrêmité de ces ergots,pour permettre le jeu longitudinal nécessaire.

La tige 44 (fig 46 48) destinéé aux interventions extèri -rieures peut également être employoedans ce dispositif simplifié de synchronisation dans le moyeu des deux axex 38 bis.Elle peut venir en appui, en poussant ou en tirant, sur une ou plusieurs butées fixèes sur une face de l'une ou lautre,ou des deux,secteurs 38 en conservant toujours une plage où le mécanisme demeure libre.

Tous les dispositifs de synchronisation décrits dans le présent exposé peuvent être pourvus d'un systènle de correction pour une meilleur précision dans la détermination de l'incidence optimum.Il consiste en l'emploi de ressorts ou d'autres éléments présentant une élasticité stable pouvant être correctement dosée .exerçant un effort progressif sur un ou plusieurs éléments mobiles du dispositif de synchronisation en fonction de l'angle de la rotation de EP.En particulier des ressorts spirales peuvent être montés sur chaque arbre 38 bis ou sur la couronne 39,et des res -sorts à lame ou à boudin peuvent agir sur la pièce 54 ou sur 1d tige 54 bis de la fig 39.Leur tension doit être tarée le mieux possible,à l'arret,ou en marche par l'intermédiaire de la tige 44 comme il l'a été dit ligne 8 page 20.

Leur fonction consiste à corriger un éventuel défaut de construction,une défectuosité, due à l'usure ou à une avarie
quelconque.On conçoit très bien que ces éléments élastiques, eri s'opposant à partir d'un certain angle,d'une façon progressive, à la rotation des pales, peuvent diminuer l'incidence et remè- -dier en grande partie à un défaut ou à une carence d'une partie des autres moyens d'auto orientation

Claims (2)

REVENDICATIONS l) Dispositif destiné à orienter automatiquement un élément profilé (EP) tel que -plan mince- -aile- -voilure profilée pale d'hélice- -aube de turbine- ,placé dans un écoulement constamment continu de fluide , de manière que la poussée aie une composante orthogonale orientée(f)maximum suivant une direction prédéterminée DP portée par un "arbre" (4),(23) ou (35) qui a matérialise et qui traverse (EP) dans un évidemment longitudinal ; caractèrisé en ce qu'il comporte des moyens commandes par l'angle "EP-DP" qui modifient les distances exis -tantes entre tout ou parties des surfaces de(EP)en contact avec le fluide et son centre de rotation à l'instant consi -dèré l'équilibre dans le fluide en résultant déterminant en permanence la force f) recherchée ,2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par un défle cteur (1) articulé à 1' une ou à l'autre des extrêmitéis du profil de l'élément profilé (EP)et dont l'orientation par rapport à celui ci est commandée un train de leviers(2)(fig 5 6 7 8 9) en appui sur un ou plusieurs éléments excentrés tels que cames(2)ou excentriques/3) solidaires de i'"arbre"(41 lié au "mobile porteur" (MP) *3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les dits moyens sont constitués par des déflecteurs latéraux; ceux ci étant,soit des volets(6)(fig 10) articulés par leur partie avant (7) sur les flancs de (EP) et commandés par une came (9) ou un excentrique, directement ou par l'intermèdiaire d'une tige ,soit par la came elle même (10) (fig 11) débordant les surfaces latè -rales de (EP- par des ouvertures appropriées.Cames et excentriques étant en outre liés à l'"arbre" (4) solidaire du "mobile porteur" (MP).. *4) Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé en ce que les dits moyens sont constitués par des conduits (12) (fig 12) permettant au fluide de circuler de l'avant à l'arrière de (EP), la moitié de ceux ci s'incurvant d'un coté et l'autre moitié du coté opposé leur orifice arrière.En outre,des obstacles appro -priés tels que galets excentrés,cylindres ajourés etc..soli- -daire de l'"arbre"(4)et placés dans ces conduits,modulent et répartissent les débits du fluide dans ceux ci 5) Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé par des tourillons centrés en (A) ou (B) plus (fig 26 33 42 43 5247 53) ou moins (fig
1. 32 35) larges disposés sur l'"arbre" (4)ou(23) qui coulissent

   latèralement dans des ouvertures rectilignes faites dans des

   de l'évidement (15)

   parois/de EP suivant une section droite de celui ci ;des roule-

   -ments à billes,à aiguilles,à rouleaux, pouvant être disposés sur

   les tourillons et des rampes ou des chemins de roulement,à

   glissières,à billes,à aiguilles ou à rouleaux, peuvent border ces

   ouvertures rectilignes,en étant parfois disposés "de biais"(fig 47)

   pour s'opposer à une éventuelle force s'exerçant le long de 1'

   "arbre"(4)ou(23); ces tourillons pouvant en outre,dans certaines

   réalisations (fig 16 17) nôtre pas exactement circulaires,mais

   former des cames (22) également mais approximativement centrées en

   (A ou B) qui s'appuient directement ou par l'intermédiaire de frottoirs (F)sur les bords des dites ouvertures rectilignes, ,6) Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé en ce que les

   dits moyens sont constitués par la présence d'un élément

   mécanique allong é (18),(18 bis) reliant deux tourillons d'axes

   parallèles à l'"arbre" (4)(23) s'articulant en (A) ou (B) sur cet

   "arbre" et en(C)(fig 15 32 33 36 42 43 52 47 53), ou en (D) (fig 18 36 37) (15)

   sur l'élément profilé (EP), dans un évidement de celui ci;;ce dernier

   tourillon pouvant être de petit diamètre (fig 15 32 33 34 36 37)

   et l'"arbre" (4)avoir alors une forme "manivelle", ou de grand
2. 47 53)

   diamètre (fig 18 42 43 52 avec un "arbre"023ld'aspect proche de

   celui d'un arbre à cames.

   7) Dispositif selon la revendication 1 caractèrisé en ce que les

   dits moyens sont constitués par une, ou plusieurs,rampes dentées

   (33) disposésesur le pourtour de l'"arbre" (35) s'engrènant en(T) centre

   instantané de rotation de l'élément profilé (EP), avec une rampe den

   -tée (30),courbe (fig 24 30 54),ou rectiligne (fig 25 55),disposée

   sur la paroi intérieur de l'évidemment (15) de EP ::le contact de ces

   engrenages étant en outre assuré, soit pr le frottement doux de

   l'arbre135)(fig 24 25) sur la paroi de l'évidement(15) en un empla

   -cement(32)opposé à(T)les surfaces de contact étant taillées en

   conséquence ,soit par des aimants placés sur l"arbre" (35Lou sur

   ou dans la structure deiEPlou les deux à la fois, le circuit magné

   -tique se fermant par les points (T)de contact des engrenages (fig

   38) soit encore par une biellette (36) (fig 41) articulée en (H) sur (EP) et en(E)sur l'arbrel35i soit enfin par un secteur denté!75

   (fig 54 55) articulé en (E) sur l'"arbre" (35), en prise avec un en

   -grenage disposé sur la paroi de l'évidement(15) à à l'opposé de 1'

   engrenage,30).

   8 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précè-

   -dentes destiné à synchroniser l'orientation des éléments pro

   -filés (EP) d'une hélice ou d'une turbine qaractèrisé en ce que les

   dits moyens sont constitués par un axe!38 bis) pivotant longitu

   -dinalement à l'intèrieur de l'"arbre" (23)(35) en étant claveté en

   A)(B) ou (E) à l'intèrieur de l'évidement(15) de (EP) sur un secteur

   denté(72)(fig 43 52) ou(75)(fig 54 55) s'engrènant sur une rampe

   dentéerectiligne (37 bis fig 43) ou courbe (76 bis fig 54);;fixée

   sur la paroi(32)de cet évidement (15) l'autre extrêmité de l'axe 038 bis) étant solidaire,dans une cavité centrale du moyeu de 1'

   hélice, d'un secteur denté(38) s'engrènant, soit sur une couronne

   dentée (39) pivotant librement autour d'un axe140)(fig 44) aligné

   avec celui de l'hélice, soit sur une rampe dentée rectiligne/55)

   parallèle à l'axe(40)solidaire d'une pièce(54) coulissant librement

   parailèlement à ce même axe (fig 48) ; la couronnet39i)ou la pièce (54) porteuse des rampes(55)étant commune à tous les secteurst38)de

   chaque pale et les dimensions respectives des rayons des secteurs

   dentès (72)(75)(38) de chaque section de pale étant choisies pour que

   pour que leur angle d'orientation augmente progressivement du

   moyeu jusqu'en bout de pale; Le secteur denté(38)(fig 39) pouvant

   être remplacé par un simple ergot (38') de l'"arbre" (38 bis)qui

   vient s'articuler sur l'extrémité d'une biellette dont l'autre

   extrêmité s'articule sur une pièce(54)dépourvue de ses rampes (55);

   Le dispositif de la présente revendication pouvant en outre être

   influencé de l'extérieur par le coulissement manuel ou commandé

   autornatiquement d'une tige (44) venant à la demande prendre appui

   soit directement sur la pièce (54) soit sur la couronnel39)par 1'

   intermèdiaire d'un manchon hélicoïdales (49) (fig 46)

   transformant le coulissement de la tige (44) en rotation centré

   en (40) le débatement de la tige (44) laissant toujours une plage

   de libre rotation des axes (38 bis) .9i Dispositif selon les revendications l 2 3 4 caractèrisé en ce

   que les dits moyens sont constitués par une pièce mécanique plate (78)(fig 56) comportant deux secteurs circulaires dentés en génèral dif

   -fèrents, piacès de façon diamètralement opposée par rapport à

   leur centre commun/F)et pivotant en ce point autour d'un petit

   axe parallèle au pivot (4) dans un évidement de ce dernier,l'un de

   ces secteurst77létant claveté sur l'arbre /38 bis) et l'autre sur

   un secteur circulaire denté concave placé dans le fond d'une

   saignée annulaire de la paroi de la partie tubulaire de la section

   IEP) où passe le pivot(4);;cette saignée, ou d'autres de même con

   -ception,recoit également une butée annulaire fixée sur le pourtour

   du pivot (4) avec ou non interposition de roulements à billes,à

   rouleaux, ou à aiguilles,afin de maintenir tous les engrenages

   cités en face les uns des autres.

   .10) Dispositif selon les revendications 1 2 3 4 caractèrisé en

   ce que les dits moyens sont constitués par des ergots(77 bis)

   (fig 57),fixés perpendiculairement à l'axe(38 bis), dont les

   extrêmités,en général sphériques, viennent se loger, après avoir

   traversé un évidement du pivot(4), dans une alvéole,en génèral

   cylindrique et calibrée au diamètre de la dite sphère, creusée

   dans la paroi de la partie tubulaire de la section (EP) de pale

   entourant le pivot(4)chaque ergot étant implanté suivant une

   génèratrice de l'axe (38 bis) diffèrente., et ce dernier pouvant en outre n'

   'être pas disposé parallèlement au pivot(4)(fig 58),ce qui entrai

   -ne la transformation de l'alvéole cylindrique (80 bis)en rainure

   longitudinale de section rectangulaire et de largeur égale au

   diamètre des sphères d'extrêmité des ergots (77' bis) pour permettre

   un jeu longitudinal

   11) Dispositif selon les revendications 1 2 3 3 10 caractèrisé en

   ce que les dits moyens,spécialement destinés aux hélices à deux

   pales,sont constitués par l'engrènement direct ensemble des sec

   -teurs (38) clavetés sur les axes de synchronisation(38 bis)dans

   la cavité du moyeu ,les deux pivots/41pouvant malgré tout rester

   alignés si l'on dimensionne correctement (fig 60) le rayon des

   secteurs (38, le diamètre des pivot(4let l'angle "4-38 bis"; la tige (44)(fig 44) pouvant en outre agir sur une,ou plusieurs,butées

   placéessur une face, ou les deux,d'un,ou des deux, Secteurs (38) en

   la poussantjou la tiranten ménageant toutefois une plage de non

   - contact où les secteurs (38) restent libres.

   12) Dispositif selon les revendications 1 et 7 caractèrisé en ce

   que les dits moyens sont constitués de ressorts ou autres éléments

   élastiques montés entre la structure du moyeu de l'hélice et un

   ou plusieurs des éléments mobiles participant à la synchronisation

   des sections de pales, tels que ressorts "spirales" agissant sur

   la couronne (39), le secteur denté (38), l'axe (38 bis), la section (EP)

   elle meme, ou de simples ressorts dits "à boudins" agissant sur

   la piècel54)ou la tige coulissante{54 bis) (fig 39) ;;ces éléments

   élastiques étant en outre réglables, soit à l'arret,soit par l'

   intermédiaire de la tige(44)susceptible de les étirer ou de les

   comprimer directement ou par l'intermédiaire du manchon/49)(fig 46) 13) Dispositif selon les revendications 1 2 3 4 réduisant les forcesmises en oeuvre caractèrisé en ce que les dits moyens sont constitués par une ouverture transversale(29) (fig 22 2353) des éléments excentrés(2(2bis)(22)i23Ïpar laquelle une section de l'"arbre"(4)coulisse latèralement de façon qu'il y ait rappro -chement des points (A) et (B), l'un de ces points étant le centre approximatif ou exact des éléments excentrés,l'autre appartenant à l'"arbre 4", la concordance provoquant un arret et le dépassement une marche arrière; les éléments excentrés pouvant être des cames (22), ou des cercles(23)appartenant ou non à des excentriques.