FR3114297A1 - Propulseur trochoïdal pour application navale - Google Patents
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Abstract
Propulseur trochoïdal pour application navale
Propulseur pour plateforme navale, comprenant :
- un carter
- un rotor (24) monté rotatif sur le carter autour d’un axe de rotation primaire (X0), et définissant un logement,
- un pignon central (30) définissant un axe de pignon central (X1) définissant avec l’axe de rotation primaire un écart (E1),
- des pales (32A, 32B, 32C) mobiles en rotation autour d’axes de rotation secondaires (X2A, X2B, X2C),
- des pignons secondaires (34A, 34B, 34C) solidaires des pales, et
- des systèmes de liaison (36A, 36B, 36C) reliant les pignons au pignon central pour convertir un mouvement de rotation du rotor par rapport au carter dans un sens, en des mouvements de rotation des pales par rapport au rotor en sens inverse, chacune des pales ayant une orientation (D3A, D3B, D3C) fluctuante par rapport au carter autour d’une même direction de cap (D1).
Figure pour l'abrégé : Figure 8
Description
La présente invention concerne un propulseur pour plateforme navale, comprenant un carter adapté pour être fixé sur la plateforme navale, un rotor monté rotatif sur le carter autour d’un axe de rotation primaire, et une pluralité de pales mobiles en rotation par rapport au rotor autour d’une pluralité d’axes de rotation secondaires sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire et répartis angulairement autour de l’axe de rotation primaire.
L’invention concerne également une plateforme navale équipée d’au moins un tel propulseur.
Le propulseur est dit « trochoïdal », car chacune des pales suit, par rapport au courant d’eau, une trajectoire qui rappelle une trochoïde, c’est-à-dire la trajectoire décrite par un point lié à un disque roulant sans glisser sur une droite. Dans ce genre de propulseur, les pales sont en général sensiblement verticales. Les pales réalisent un mouvement de slalom, de godille, dans la direction de cap d’un navire.
Le propulseur à pales verticales le plus connu est le propulseur Voith-Schneider développé en 1926. Ce propulseur équipe des navires pour lesquels sont demandées une bonne manœuvrabilité et une forte poussée, tels que les bacs, les remorqueurs et les pousseurs portuaires.
Les pales du propulseur Voith-Schneider suivent en fonctionnement une trajectoire de type cycloïde qui limite la vitesse maximale atteinte par le navire à environ 15 nœuds.
Dans les années 1963 et suivantes, des études théoriques ont été menées, démontrant que l’adoption d’une trajectoire des pales de type trochoïdal améliorait le fonctionnement du propulseur.
En 1990, le document WO 1992/007189 propose une solution mécanique pour réaliser un propulseur trochoïdal. Toutefois, dans ce propulseur, les systèmes d’entraînement des pales en rotation par rapport au rotor comprennent des pignons intermédiaires (repérés par la lettre I sur la par exemple) dont les axes glissent dans des lumières de guidage, en réalisant un mouvement de va-et-vient. Ces mouvements alternatifs sont susceptibles de créer des frottements mécaniques importants et des risques de ruptures de film d’huile entraînant la dégradation prématurée du mécanisme.
Un but de l’invention est de fournir un propulseur tel que décrit ci-dessus, « trochoïdal », dont la durée de vie est augmentée.
A cet effet, l’invention a pour objet un propulseur pour plateforme navale comprenant :
- un carter adapté pour être fixé sur la plateforme navale,
- un rotor monté rotatif sur le carter autour d’un axe de rotation primaire, le rotor définissant un logement,
- un pignon central situé dans le logement et définissant un axe de pignon central sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire, l’axe de rotation primaire et l’axe de pignon central définissant entre eux un écart dans une direction d’écart sensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation primaire,
- une pluralité de pales mobiles en rotation par rapport au rotor respectivement autour d’une pluralité d’axes de rotation secondaires sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire, les axes de rotation secondaires se situant respectivement à des distances secondaires par rapport à l’axe de pignon central, les distances secondaires étant destinées à subir des variations en cas de rotation du rotor,
- une pluralité de pignons secondaires respectivement solidaires des pales, et montés rotatifs dans le logement par rapport au rotor autour des axes de rotation secondaires, et
- une pluralité de systèmes de liaison situés dans le logement et reliant respectivement les pignons secondaires au pignon central pour convertir un mouvement de rotation du rotor par rapport au carter dans un sens, en des mouvements de rotation des pales par rapport au rotor en sens inverse, chacune des pales définissant une orientation par rapport au carter autour d’un des axes de rotation secondaire, les systèmes de liaison étant adaptés pour que chacune des pales fasse un tour par rapport au rotor lorsque le rotor fait un tour par rapport au carter, et pour convertir lesdites variations des distances secondaires en fluctuations angulaires des orientations autour d’une même direction de cap, chacun des systèmes de liaison comprenant au moins un engrenage intermédiaire définissant un axe intermédiaire sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire, et un support de maintien monté rotatif par rapport au rotor autour de l’un des axes de rotation secondaires, l’engrenage intermédiaire étant monté rotatif sur le support de maintien autour de l’axe intermédiaire.
Selon des modes de réalisations particuliers, le propulseur comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) seul ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les pales sont analogues les unes aux autres, et dans lequel, en cas de rotation du rotor, pour chacune des pales, des droites passant par un centre de chacune des pales et perpendiculaires à l’orientation de chacune des pales passent à chaque instant par un point fixe par rapport au carter, le point et l’axe de rotation primaire définissant ensemble un plan perpendiculaire à la direction de cap ;
- la direction de cap est sensiblement parallèle à la direction d’écart ;
- l’engrenage intermédiaire engrène directement sur le pignon central et sur l’un des pignons secondaires, le pignon central et chacun des pignons secondaires ayant un même nombre de dents ;
- chacun des systèmes de liaison comprend un organe de maintien monté rotatif par rapport au pignon central autour de l’axe de pignon central, et par rapport l’un des engrenages intermédiaires autour de l’un des axes intermédiaires ;
- l’organe de maintien comprend une tige s’étendant entre l’axe de rotation primaire et l’axe intermédiaire, et le support de maintien comprend une coquille entourant partiellement l’engrenage intermédiaire, et au moins partiellement l’un des pignons secondaires ;
- un système de commande comprenant le pignon central, le système de commande étant déplaçable en rotation par rapport au carter autour de l’axe de rotation primaire pour déplacer angulairement la direction de cap par rapport au carter, le système de commande comprenant un pignon de commande ;
- le système de commande comprend une première partie déplaçable en rotation par rapport au carter autour de l’axe de rotation primaire, et une deuxième partie montée mobile en translation par rapport à la première partie dans la direction d’écart, le pignon central étant solidaire de la deuxième partie ; et
- un dispositif d’actionnement monté rotatif par rapport à la première partie autour d’un axe d’actionnement sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire, le dispositif d’actionnement comprenant une tige s’étendant selon l’axe d’actionnement, et au moins un pignon d’entraînement fixé sur la tige et engrenant sur au moins une crémaillère de la deuxième partie du système de commande.
L’invention a également pour objet une plateforme navale équipée d’au moins un propulseur tel que décrit ci-dessus.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
En référence aux figures 1 et 2, on décrit une plateforme navale 10 selon l’invention.
Dans l’exemple représenté, la plateforme navale 10 est un navire de surface se déplaçant selon une direction de cap D1 horizontale.
La plateforme navale 10 comprend une coque 11, et deux propulseurs 12, 14 par exemple espacés l’un de l’autre dans une direction transversale T perpendiculaire à la direction de cap D1.
Selon une variante non représentée, la plateforme navale 10 est un engin sous-marin. La direction de cap D1 est alors éventuellement non horizontale.
Selon d’autres variantes non représentées, la plateforme navale 10 ne comprend qu’un seul propulseur, ou bien en comprend plus de deux.
Selon des modes de réalisations particuliers non représentés, les propulseurs 12, 14 sont disposés différemment. Par exemple, les propulseurs 12, 14 sont alignés dans la direction de cap D1.
Comme visible sur la , la coque 11 définit deux ouvertures 16, 18 en travers desquelles les propulseurs 12, 14 sont fixés. La coque 11 définit un côté intérieur I, vers lequel la coque est au sec, et un côté extérieur E, vers lequel la coque est en contact avec une étendue d’eau 20.
Les propulseurs 12, 14 sont avantageusement analogues l’un à l’autre aussi seul le propulseur 12 sera décrit en détail ci-après en référence aux figures 4 à 9.
Le propulseur 12 comprend un carter 22 fixé sur la coque 11, et un rotor 24 monté rotatif sur le carter autour d’un axe de rotation primaire X0, le rotor étant creux et définissant un logement 26 intérieur ( ).
Le propulseur 12 comprend un système de commande 28 intégrant un pignon central 30 situé dans le logement 26 et définissant un axe de pignon central X1 sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire X0, l’axe de rotation primaire X0 et l’axe de pignon central X1 définissant entre eux un écart E1 ( ) dans une direction d’écart D2 sensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation primaire X0.
Dans l’exemple représenté, le propulseur 12 comprend trois pales 32A, 32B, 32C mobiles en rotation par rapport au rotor 24 respectivement autour de trois axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C, sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire X0, répartis angulairement autour de l’axe de rotation primaire X0, et plus éloignés de l’axe de rotation primaire X0 que l’axe de pignon central X1.
Le propulseur 12 comprend trois pignons secondaires 34A, 34B, 34C respectivement solidaires des pales 32A, 32B, 32C et montés rotatifs dans le logement 26 par rapport au rotor 24 autour des axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C.
Le propulseur 12 comprend aussi trois systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C situés dans le logement 26 et reliant respectivement les pignons secondaires 34A, 34B, 34C au pignon central 30 pour convertir un mouvement de rotation du rotor 24 par rapport au carter 22 dans un sens, en des mouvements de rotation des pales 32A, 32B, 32C par rapport au rotor en sens inverse.
Optionnellement, comme représenté sur la , les propulseurs 12 et 14 comportent un capot 38 fixé sur le carter 22 de manière étanche, afin de permettre une installation des propulseurs dans les ouvertures 16, 18 alors que la plateforme navale 10 flotte sur l’étendue d’eau 20, comme cela sera décrit ultérieurement.
Selon des variantes non représentées, le propulseur 12 comprend un nombre différent de pales, par exemple deux, quatre ou cinq. Le propulseur 12 comprend alors un nombre correspondant de pignons secondaires et de systèmes de liaisons avec le pignon central 30.
Comme visible sur les figures 4 à 6, le carter 22 comprend une première partie 40 annulaire s’étendant perpendiculairement à l’axe de rotation primaire X0, et une deuxième partie 42 définissant un passage 44, par exemple cylindrique, s’étendant selon l’axe de rotation primaire X0. Le carter 22 comprend avantageusement des nervures de rigidification 46.
La deuxième partie 42 s’étend à partir de la première partie 40 selon l’axe de rotation primaire X0 du côté intérieur I défini par la coque 11.
Le passage 44 est traversé par le rotor 24 selon l’axe de rotation primaire X0 et, dans le logement 26 défini par le rotor, par le système de commande 28.
Les nervures de rigidification 46 s’étendent sensiblement radialement sur la première partie 40 à partir de la deuxième partie 42.
Le rotor 24 présente une forme générale de révolution autour de l’axe de rotation primaire X0. Le rotor 24 comprend une première partie 48 cylindrique aplatie (en forme de boîte de Petri) définissant une partie du logement 26 recevant le pignon central 30 et les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C, et une deuxième partie 50 traversant axialement le passage 44 défini par le carter 22. Le rotor 24 comprend avantageusement une couronne dentée 52 ( ) fixée sur la deuxième partie 50 du côté opposé à la première partie 48 selon l’axe de rotation primaire X0.
La couronne dentée 52 est adaptée pour permettre l’entraînement du rotor 24 autour de l’axe de rotation primaire X0 par rapport au carter 22 par des moyens d’entraînement non représentés.
La deuxième partie 50 est montée rotative sur le carter 22 de manière étanche à l’eau.
La première partie 48 se situe du côté extérieur E par rapport au carter 22 selon l’axe de rotation primaire X0. La première partie 48 définit une surface inférieure 54 ( ) avantageusement en continuité avec la surface extérieure de la coque 11.
Les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C sont répartis angulairement autour de l’axe de rotation primaire X0, avantageusement régulièrement. Donc, dans l’exemple représenté, les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C forment entre eux des angles d’environ 120°.
Les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C sont situés à égale distance de l’axe de rotation primaire X0 et se situent respectivement à des distances secondaires E2A, E2B, E2C par rapport à l’axe de pignon central X1, les distances secondaires étant destinées à subir des variations en cas de rotation du rotor 24, du fait de l’écart E1.
Dans les variantes présentant un nombre de pales N, les axes de rotation secondaires forment entre eux des angles de trois cent soixante degrés divisés par N autour de l’axe de rotation primaire X0.
Les pales 32A, 32B, 32C sont par exemple structurellement analogues les unes aux autres. Chacune des pales s’étend par exemple principalement selon l’axe de rotation primaire X0 et définit un bord d’attaque 56 et un bord de fuite 58 ( ). Chacune des pales 32A, 32B, 32C définit une orientation D3A, D3B, D3C par rapport au carter 22 respectivement autour des axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C.
Chacune des pales 32A, 32B, 32C présentent par exemple une symétrie par rapport à un plan P ( ) passant par le bord d’attaque 56 et le bord de fuite 58.
Le bord d’attaque 56 et le bord de fuite 58 sont par exemple rectilignes et avantageusement parallèles respectivement aux axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C.
Bien entendu, les pales 32A, 32B, 32C peuvent présenter d’autres formes moins simples, par exemple, gauches, dans lesquelles le bord d’attaque 56 et le bord de fuite 58 ne sont pas nécessairement rectilignes. Dans tous les cas, les pales définissent toujours les orientations D3A, D3B, D3C par rapport au carter 22.
Les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C sont adaptés pour que chacune de pales 32A, 32B, 32C fassent un tour par rapport au rotor 24 lorsque le rotor 24 fait un tour par rapport au carter 22. Les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C sont également adaptés pour convertir les variations des distances secondaires E2A, E2B, E2C en fluctuations angulaires des orientations D3A, D3B, D3C autour d’une même direction de cap D1.
Avantageusement, la direction de cap D1 est sensiblement parallèle à la direction d’écart D2.
Les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C et les pales 32A, 32B, 32C sont avantageusement adaptés pour chacune des pales, des droites Δ passant par un centre C de la pale et perpendiculaire à l’orientation de la pale passent à chaque instant par un point fixe M ( ) par rapport au carter 22, le point fixe M est l’axe de rotation primaire X0 définissant ensemble un plan P’ perpendiculaire à la direction de cap D1.
Les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C sont par exemple structurellement analogues les uns aux autres. Chacun des systèmes de liaisons comprend au moins un engrenage intermédiaire 60A, 60B, 60C définissant un axe intermédiaire X3A, X3B, X3C sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire X0, et un support de maintien 62A, 62B, 62C monté rotatif par rapport au rotor 24 autour de l’un des axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C, l’engrenage intermédiaire étant monté rotatif sur le support de maintien autour de l’axe intermédiaire.
Avantageusement, chacun des systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C comporte aussi un organe de maintien 64A, 64B, 64C monté rotatif par rapport au pignon central 30 autour de l’axe de pignon central X1, et par rapport à l’un des pignons intermédiaires 60A, 60B, 60C autour de l’un des axes intermédiaires X3A, X3B, X3C.
Dans l’exemple représenté, les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C engrènent sur le pignon central 30 et sur l’un des pignons secondaires 34A, 34B, 34C respectivement. Les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C ont par exemple un même plan équatorial P’’ qui est aussi le plan équatorial du pignon central 30 et des pignons secondaires 32A, 32B, 32C.
Chacun des pignons secondaires 34A, 34B, 34C est respectivement solidaire d’un axe 66A, 66B, 66C d’une des pales 32A, 32B, 32C.
Les axes 66A, 66B, 66C sont montés rotatifs sur deux parois 68, 70 du rotor 24 opposées selon l’axe de rotation primaire X0.
Les supports de maintien 62A, 62B, 62C sont adaptés pour maintenir les axes intermédiaires X3A, X3B, X3C sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire X0, et à distance constante des axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C, afin que les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C restent en contact mécanique avec les pignons secondaires 34A, 34B, 34C. Les supports de maintien 62A, 62B, 62C sont avantageusement montés respectivement sur le axes 66A, 66B, 66C de part et d’autre des pignons secondaires 32A, 32B, 32C selon les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C afin d’assurer aux supports de maintien une grande stabilité angulaire par rapport à ces axes.
Les supports de maintien 62A, 62B, 62C sont formés par des coquilles 68A, 68B, 68C entourant partiellement le pignon intermédiaire 60B, 60A, 60C, et totalement les pignons secondaires 34A, 34B, 34C autour de leurs axes respectifs.
Chacune des coquilles 68A, 68B, 68C est par exemple formée par deux plaques 74, 76 sensiblement perpendiculaires à l’axe de rotation primaire X0, et par une paroi latérale 78 sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire X0 et définissant une ouverture 80 par laquelle une partie d’un des engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C sort de la coquille.
Les organes de maintien 64A, 64B, 64C sont adaptés pour maintenir les axes intermédiaires X3A, X3B, X3C à distance constante de l’axe de pignon central X1, de sorte que les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C restent en contact mécanique avec le pignon central 30. Dans l’exemple représenté, les organes de maintien 64A, 64B, 64C sont respectivement formés par des tiges 82A, 82B, 82C.
Dans l’exemple représenté, les tiges 82A, et 82C sont situées du côté intérieur I par rapport au pignon central 30 selon l’axe de pignon central X1 et la tige 82B est située du côté extérieur E (c’est-à-dire de l’autre côté) par rapport au pignon central 30.
Selon des variantes non représentées, dans chacun des systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C, il peut exister un ou plusieurs engrenages disposés mécaniquement entre les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C et les pignons secondaires 34A, 34B, 34C.
De même, selon d’autres variantes non représentées, il peut exister un ou plusieurs engrenages disposés mécaniquement entre les engrenages intermédiaires 60A, 60B, 60C et le pignon central 30.
Dans chacune de ces variantes, le nombre d’engrenages reliant le pignon central 30 à chacun des pignons secondaires 34A, 34B, 34C est impair.
Le système de commande 28 comprend une première partie 84 déplaçable en rotation par rapport au carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0, et une deuxième partie 86 montée mobile en translation par rapport à la première partie dans la direction d’écart D2, le pignon central 30 étant solidaire de cette deuxième partie. Le système de commande 28 comprend aussi une couronne dentée 88 montée sur la première partie 84 autour de l’axe de rotation primaire X0, et un dispositif d’actionnement 90 adapté pour déplacer la deuxième partie 86 en translation par rapport à la première partie 84 selon la direction d’écart D2.
La première partie 84 présente une forme générale sensiblement cylindrique et est reçue dans le logement 44 défini par la deuxième partie 50 du rotor 24. Ainsi, la première partie 84 du système de commande 28 est entourée par la deuxième partie 50 du rotor 24, qui est elle-même entourée par la deuxième partie 42 du carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0.
Le dispositif d’actionnement 90 ( ) est par exemple monté rotatif par rapport à la première partie 84 autour d’un axe d’actionnement X4 sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire X0. Le dispositif d’actionnement 90 comprend par exemple une tige 92 s’étendant selon l’axe d’actionnement X4, et deux pignons d’entraînement 94, 96 fixés sur la tige et engrenant sur une crémaillère 98 formée par la deuxième partie 86 du système de commande 28.
Le dispositif de commande 90 comprend aussi un pignon de commande 100 fixé sur la tige 92.
Le pignon de commande 100 est avantageusement situé du côté intérieur I par rapport à la couronne dentée 88 selon l’axe de rotation primaire X0.
Le fonctionnement du propulseur 12 va maintenant être décrit.
Comme visible sur la , la plateforme navale 10 avance par exemple selon la direction de cap D1. Chacun des propulseurs 12, 14 reçoit un flux d’eau F1 orienté selon la direction de cap D1 et dirigé en sens contraire de l’avance de la plateforme navale 10.
Un moteur (non représenté) de la plateforme navale 10 entraîne le rotor 24 par rapport au carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0 (flèche F2 sur les figures 4, 5, 8 et 9). L’entraînement du rotor 24 est réalisé en agissant sur la couronne dentée 52. Ceci fait tourner les axes secondaires X2A, X2B, X2C autour de l’axe de rotation primaire X0.
Les systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C convertissent le mouvement de rotation du rotor 24 par rapport au carter 22 dans le sens F2 en des mouvements de rotation F3A, F3B, F3C ( ) des pales 32A, 32B, 32C par rapport au rotor en sens inverse autour des axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C. Lorsque le rotor 24 fait un tour par rapport au carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0 dans le sens F2, les pales font un tour en sens inverse par rapport au rotor 24.
Les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C restent à distance constante de l’axe de rotation primaire X0. Toutefois, du fait que l’axe de pignon central X1 est décalé de l’écart E1 par rapport à l’axe de rotation primaire X0, les distances secondaires E2A, E2B, E2C entre les axes de rotation secondaires X2A, X2B, X2C et l’axe de pignon central X1 subissent des variations périodiques lorsque le rotor 24 tourne à vitesse angulaire constante.
Le fonctionnement des systèmes de liaisons 36A, 36B, 36C étant analogue, seul celui du système de liaison 36A sera décrit ci-après.
Dans l’exemple, l’engrenage intermédiaire 60A est entraîné en rotation autour de l’axe intermédiaire X3A par rapport au support de maintien 62A directement par le pignon central 30. L’engrenage intermédiaire 60A entraîne directement en rotation le pignon secondaire 34A autour de l’axe secondaire X2A par rapport au rotor 24.
Selon des variantes non représentées, ces entraînements en rotation ne se font pas directement, mais par l’intermédiaire d’autres engrenages disposés entre le pignon central 30 et l’engrenage intermédiaire 60A et/ou entre l’engrenage intermédiaire 60A et le pignon secondaire 34A.
La pale 32A est solidaire du pignon secondaire 34A et est donc entraînée en rotation par rapport au rotor 24. A chaque tour du rotor 24 par rapport au carter 22, la pale 32A retrouve une même orientation D3A par rapport au carter autour de l’axe de rotation secondaire X2A.
Comme visible sur la , du fait que les distances entre l’axe de pignon central X1 et l’axe intermédiaire X3A, d’une part, et entre l’axe de rotation secondaire X2A et l’axe intermédiaire X3A, d’autre part, sont constantes, et que la distance entre l’axe de rotation secondaire X2A et l’axe de pignon central X1 varie, la configuration du pignon central 30, de l’engrenage intermédiaire 60A et du pignon secondaire 32A les uns par rapport aux autres varient. Ceci a pour effet que la rotation de la pale 32A autour de l’axe secondaire X2A par rapport au rotor 24 n’est pas uniforme et ceci crée des fluctuations angulaires de l’orientation D3A de la pale par rapport au carter 22.
Dans l’exemple représenté, lorsque le pignon intermédiaire 34A se rapproche du pignon central 30, la rotation du pignon secondaire 34A par rapport au rotor 34 se ralentit et l’orientation D3A de la pale 32A se décale angulairement dans un sens par rapport à la direction d’écart D2. Inversement, lorsque le pignon intermédiaire 34A s’éloigne du pignon central 30, l’orientation D3A se décale angulairement dans l’autre sens.
Sur la , à gauche, on a représenté des positions successives P0 à P7 de la pale 32A par rapport au carter 22. A droite de la , on a représenté le mouvement de la pale 32A par rapport au flux d’eau F1 dans lequel elle réalise un mouvement de godille.
Dans les positions P0 et P4, l’orientation D3A de la pale 32A est sensiblement parallèle à la direction d’écart D2. Lorsque la pale 32A passe de la position P0 successivement aux positions P1 et P2, la rotation de la pale par rapport au rotor 24 est moins rapide que celle du rotor par rapport au carter et la pale s’incline progressivement par rapport au carter 22, au lieu de conserver une orientation constante. Dans la position P2, la pale présente une inclinaison maximale dans un sens par rapport à la direction d’écart D2.
Puis la pale passe successivement dans les positions P3 et P4. La pale rattrape son retard de rotation par rapport au rotor et son inclinaison par rapport à la direction d’écart D2 diminue progressivement jusqu’à s’annuler dans la position P4.
De la position P4 à la position P6, la rotation de la pale par rapport au rotor continue de prendre de l’avance en comparaison de la rotation du rotor par rapport au carter et la pale s’incline dans l’autre sens par rapport à la direction d’écart D2. Dans la position P6, la pale présente une inclinaison maximale symétrique de celle qu’elle avait dans la position P2.
Entre les positions P6 et P0, la pale perd cette avance et son inclinaison par rapport à la direction d’écart D2 diminue à nouveau jusqu’à s’annuler dans la position P0.
Lorsque l’écart E1 entre l’axe de pignon central X1 et l’axe de rotation primaire X0 est nul, la pale 32A conserve une orientation D3A parallèle à la direction d’écart D2. Plus l’écart E1 est important, plus la pale 32A s’incline par rapport à la direction d’écart D2 dans les positions P2 et P6.
L’inclinaison de la pale 32A dans ces différentes positions est telle que les droites Δ passent toutes par le point M situé à une distance E3 de l’axe de rotation primaire X0 ; plus l’écart E1 est faible, plus la distance E3 est grande. Lorsque l’écart E1 est nul, la distance E3 est infinie. Les droites Δ sont alors parallèles entre elles. Les pales présentent alors une orientation fixe par rapport au carter 22.
L’écart E1 est modifiable grâce au système de commande 28. En agissant sur le dispositif de commande 90, on déplace le pignon central 30 en translation par rapport au carter 22 dans la direction d’écart D2. Pour ce faire, dans l’exemple représenté, on entraîne en rotation le pignon de commande 100 par rapport à la première partie 84 du système de commande 28. Ceci déplace en translation la deuxième partie 86 par rapport à la première partie 84 selon la direction d’écart D2. Le pignon central 30, qui est solidaire de la deuxième partie 86, subit le même mouvement de translation. Il est ainsi possible d’augmenter ou de réduire l’écart E1 et de régler l’amplitude du mouvement de godille de chacune des pales 32A à 32C.
Pour modifier la direction de cap D1, qui est aussi la direction d’écart D2 dans l’exemple, on déplace le pignon central 30 en rotation par rapport au carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0. Ceci a pour effet de décaler angulairement la direction d’écart D2 autour de l’axe de rotation primaire X0 par rapport au carter 22. Pour ce faire, on agit sur la couronne dentée 88 pour déplacer la première partie 84 en rotation par rapport au carter 22 autour de l’axe de rotation primaire X0. Ce mouvement de rotation se communique à la deuxième partie 86 et au pignon central 30 qui en est solidaire.
Comme visible sur la , les propulseurs 12, 14 sont par exemple montés sur la coque 11 alors que le navire flotte sur l’étendue d’eau 20, grâce au capot 38. Le capot 38 protège les parties de chaque propulseur destinées à se situer du côté intérieur I de la coque 11, notamment une partie du carter 22 et du dispositif de commande 28.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, on obtient le mouvement voulu des pales 32A à 32C, sans aucun mouvement alternatif de translation des pales par rapport au rotor 24 risquant de provoquer une rupture de film d’huile, mais seulement grâce à des rotations continues d’engrenages, de pignons et d’axes. Ainsi, le propulseur 12 présente une durée de vie améliorée.
De plus, grâce au système de commande 28, il est possible de régler facilement l’amplitude des fluctuations de l’orientation des pales, sans avoir à démonter une quelconque partie du propulseur 12 mais seulement, dans l’exemple représenté, en agissant sur le pignon de commande 100.
En outre, grâce au système de commande 28, il est également facile de modifier la direction de cap D1, par une action sur la roue dentée 88.
Claims (10)
- Propulseur (12) pour plateforme navale (10), comprenant :
- un carter (22) adapté pour être fixé sur la plateforme navale (10),
- un rotor (24) monté rotatif sur le carter (22) autour d’un axe de rotation primaire (X0), le rotor (24) définissant un logement (26),
- un pignon central (30) situé dans le logement (26) et définissant un axe de pignon central (X1) sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire (X0), l’axe de rotation primaire (X0) et l’axe de pignon central (X1) définissant entre eux un écart (E1) dans une direction d’écart (D2) sensiblement perpendiculaire à l’axe de rotation primaire (X0),
- une pluralité de pales (32A, 32B, 32C) mobiles en rotation par rapport au rotor (24) respectivement autour d’une pluralité d’axes de rotation secondaires (X2A, X2B, X2C) sensiblement parallèles à l’axe de rotation primaire (X0), les axes de rotation secondaires (X2A, X2B, X2C) se situant respectivement à des distances secondaires (E2A, E2B, E2C) par rapport à l’axe de pignon central (X1), les distances secondaires (E2A, E2B, E2C) étant destinées à subir des variations en cas de rotation du rotor (24),
- une pluralité de pignons secondaires (34A, 34B, 34C) respectivement solidaires des pales (32A, 32B, 32C), et montés rotatifs dans le logement (26) par rapport au rotor (24) autour des axes de rotation secondaires (X2A, X2B, X2C), et
- une pluralité de systèmes de liaison (36A, 36B, 36C) situés dans le logement (26) et reliant respectivement les pignons secondaires (34A, 34B, 34C) au pignon central (30) pour convertir un mouvement de rotation du rotor (24) par rapport au carter (22) dans un sens, en des mouvements de rotation des pales (32A, 32B, 32C) par rapport au rotor (24) en sens inverse, chacune des pales (32A, 32B, 32C) définissant une orientation (D3A, D3B, D3C) par rapport au carter (22) autour d’un des axes de rotation secondaire (X2A, X2B, X2C), les systèmes de liaison (36A, 36B, 36C) étant adaptés pour que chacune des pales (32A, 32B, 32C) fasse un tour par rapport au rotor (24) lorsque le rotor (24) fait un tour par rapport au carter (22), et pour convertir lesdites variations des distances secondaires (E2A, E2B, E2C) en fluctuations angulaires des orientations (D3A, D3B, D3C) autour d’une même direction de cap (D1), chacun des systèmes de liaison (36A, 36B, 36C) comprenant au moins un engrenage intermédiaire (60A, 60B, 60C) définissant un axe intermédiaire (X3A, X3B, X3C) sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire (X0), et un support de maintien monté rotatif par rapport au rotor (24) autour de l’un des axes de rotation secondaires (X2A, X2B, X2C), l’engrenage intermédiaire (60A, 60B, 60C) étant monté rotatif sur le support de maintien (62A, 62B, 62C) autour de l’axe intermédiaire (X3A, X3B, X3C). - Propulseur (12) selon la revendication 1, dans lequel les pales (32A, 32B, 32C) sont analogues les unes aux autres, et dans lequel, en cas de rotation du rotor (24), pour chacune des pales (32A, 32B, 32C), des droites (Δ) passant par un centre (O) de chacune des pales (32A, 32B, 32C) et perpendiculaires à l’orientation (D3A, D3B, D3C) de chacune des pales (32A, 32B, 32C) passent à chaque instant par un point (M) fixe par rapport au carter (22), le point (M) et l’axe de rotation primaire (X0) définissant ensemble un plan (P) perpendiculaire à la direction de cap (D1).
- Propulseur (12) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la direction de cap (D1) est sensiblement parallèle à la direction d’écart (D2).
- Propulseur (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’engrenage intermédiaire (60A, 60B, 60C) engrène directement sur le pignon central (30) et sur l’un des pignons secondaires (34A, 34B, 34C), le pignon central (30) et chacun des pignons secondaires (34A, 34B, 34C) ayant un même nombre de dents.
- Propulseur (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel chacun des systèmes de liaison (36A, 36B, 36C) comprend un organe de maintien (64A, 64B, 64C) monté rotatif par rapport au pignon central (30) autour de l’axe de pignon central (X1), et par rapport l’un des engrenages intermédiaires (60A, 60B, 60C) autour de l’un des axes intermédiaires (X3A, X3B, X3C).
- Propulseur (12) selon la revendication 5, dans lequel l’organe de maintien (64A, 64B, 64C) comprend une tige (82A, 82B, 82C) s’étendant entre l’axe de rotation primaire (X0) et l’axe intermédiaire (X3A, X3B, X3C), et le support de maintien (62A, 62B, 62C) comprend une coquille (68A, 68B, 68C) entourant partiellement l’engrenage intermédiaire (60A, 60B, 60C), et au moins partiellement l’un des pignons secondaires (34A, 34B, 34C).
- Propulseur (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre un système de commande (28) comprenant le pignon central (30), le système de commande (28) étant déplaçable en rotation par rapport au carter (22) autour de l’axe de rotation primaire (X0) pour déplacer angulairement la direction de cap (D1) par rapport au carter (22), le système de commande (28) comprenant un pignon de commande (100).
- Propulseur (12) selon la revendication 8, dans lequel le système de commande (28) comprend une première partie (84) déplaçable en rotation par rapport au carter (22) autour de l’axe de rotation primaire (X0), et une deuxième partie (86) montée mobile en translation par rapport à la première partie (84) dans la direction d’écart (D2), le pignon central (30) étant solidaire de la deuxième partie (86).
- Propulseur (12) selon la revendication 8, comprenant en outre dispositif d’actionnement (90) monté rotatif par rapport à la première partie (84) autour d’un axe d’actionnement (X4) sensiblement parallèle à l’axe de rotation primaire (X0), le dispositif d’actionnement (90) comprenant une tige (92) s’étendant selon l’axe d’actionnement (X4), et au moins un pignon d’entraînement (94) fixé sur la tige (92) et engrenant sur au moins une crémaillère (98) de la deuxième partie (86) du système de commande (28).
- Plateforme navale (10) équipée d’au moins un propulseur (12) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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| FR2009715A FR3114297B1 (fr) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | Propulseur trochoïdal pour application navale |
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Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR2009715A FR3114297B1 (fr) | 2020-09-24 | 2020-09-24 | Propulseur trochoïdal pour application navale |
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO1992007189A1 (fr) | 1990-10-15 | 1992-04-30 | Robert Edmond Lipp | Dispositif d'orientation des pales d'un rotor dans un flux transversal de fluide et application de celui-ci |
| FR2789048A1 (fr) * | 1999-02-01 | 2000-08-04 | Robert Edmond Lipp | Propulseur cycloides dont la forme et l'orientation des poles sont modifies elastiquement par les poussees hydrauliques |
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- 2020-09-24 FR FR2009715A patent/FR3114297B1/fr active Active
-
2021
- 2021-09-23 WO PCT/EP2021/076225 patent/WO2022063910A1/fr active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1992007189A1 (fr) | 1990-10-15 | 1992-04-30 | Robert Edmond Lipp | Dispositif d'orientation des pales d'un rotor dans un flux transversal de fluide et application de celui-ci |
| FR2789048A1 (fr) * | 1999-02-01 | 2000-08-04 | Robert Edmond Lipp | Propulseur cycloides dont la forme et l'orientation des poles sont modifies elastiquement par les poussees hydrauliques |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2022063910A1 (fr) | 2022-03-31 |
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