FR2998257A1 - Pale propulsive semi-rigide - Google Patents

Abstract

Modèle de pale semi-rigide destinée à la propulsion par battements d'une embarcation. La pale est constituée d'un fourreau (1) et d'une lame élastique (2) insérée dans le fourreau (1) suivant son plan de symétrie et en dépassant vers l'arrière comme la nageoire caudale d'un poisson dont le fourreau serait le corps. Le fourreau (1) profilé pour assurer un écoulement quasi laminaire est relié par des fourches (3) à un axe vertical (4) animé de battements azimutaux qui forcent la flexion propulsive de la partie extérieure de la lame (2), elle-même libre de fléchir dans sa partie intérieure au fourreau sans solution de continuité de la courbure de sa fibre neutre.

Description

DESCRIPTION La propulsion par battements d'une pale souple est utilisée par la majorité des espèces aquatiques. Son application à la navigation fluviale a fait l'objet d'une précédente demande de brevet (INPI 1102280) concernant un mécanisme générateur de battements d'amplitude donnée sur un arbre vertical portant la pale immergée hors-bord d'une embarcation. L'efficacité de ce dispositif dépend en grande partie de la géométrie et de l'élasticité de la pale. L'objet de la présente invention est un modèle de pale semi-rigide dont le profil assure un écoulement quasi laminaire, et dont la partie élastique est aisément modifiable pour optimiser le rendement propulsif Les composants de la pale semi-rigide (Voir Figure 1) La partie rigide de la pale est un fourreau (1) profilé comme la gouverne de direction d'un aéronef Ce fourreau de plastique laminé en fibre de carbone est ouvert à son bord de fuite. La partie souple est une lame (2) rectangulaire d'épaisseur uniforme en matériau élastique insérée dans le fourreau (1) suivant son plan de symétrie, fixée par son bord avant à l'intérieur du fourreau le long de la génératrice interne du bord d'attaque, et en dépassant vers l'arrière par l'ouverture du bord de fuite, comme la nageoire caudale d'un poisson dont le fourreau (1) serait le corps. Des fourches de liaison (3) sont fixées à l'axe porte pale (4) Ces fourches profilées en plaques métalliques horizontales enserrent le fourreau (1), transmettant ainsi à la pale semi-rigide les battements azimutaux de l'axe porte pale (4).

Une variante de construction (voir Figure 2) consiste à placer les fourches de liaison et l'axe porte pale à l'intérieur d'un fourreau dimensionné en conséquence. Fonctionnement (Voir Figures 1 et 2) Le déplacement azimutal du bord de fuite du fourreau entraîne la partie arrière de la lame, forçant celle-ci à céder à la résistance de l'eau et à s'orienter de telle sorte que cette réaction ait une composante dirigée vers l'axe porte pale, et ce quel que soit le sens du battement de la pale. Comme la lame élastique n'est au contact du fourreau qu'à son bord d'attaque et à son bord de fuite, elle peut fléchir à l'intérieur et à l'extérieur du fourreau sans solution de continuité de la courbure de sa fibre neutre. De plus, la flexion de la lame à l'intérieur du fourreau place sa partie extérieure dans le lit de l'écoulement autour du fourreau.

Optimisation du rendement propulsif Vu la complexité et le coût qu'entraînerait la modélisation de l'écoulement transitoire autour d'une pale souple battante, on ne peut que choisir la voie empirique pour optimiser le rendement propulsif de ce dispositif. Ce rendement dépend de la fréquence et de l'amplitude des battements, 5 de la vitesse moyenne de l'écoulement autour de la pale, et surtout des dimensions et de la flexibilité de la pale. L'optimisation peut se faire en agissant sur ces deux derniers paramètres, en modifiant seulement la taille et la flexibilité de la lame élastique (2). La flexibilité globale de la pale est mesurable au banc d'essai (Voir Figure 3) en tant que rapport du moment appliqué sur l'axe porte pale à l'angle de flexion de la pale retenue à son extrémité. Nous appellerons ce 10 rapport, exprimé en (Newton*m)/radian le Moment Fléchissant Global (MFG) de la pale. Le MFG mesuré en moyenne sur différents angles de flexion est un paramètre d'optimisation de la pale au même titre que ses dimensions.