WO2023047383A1 - Rotor having directable blades - Google Patents

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Publication number
WO2023047383A1
WO2023047383A1 PCT/IB2022/059179 IB2022059179W WO2023047383A1 WO 2023047383 A1 WO2023047383 A1 WO 2023047383A1 IB 2022059179 W IB2022059179 W IB 2022059179W WO 2023047383 A1 WO2023047383 A1 WO 2023047383A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
blades
rotation
shaft
transmission
Prior art date
Application number
PCT/IB2022/059179
Other languages
French (fr)
Inventor
Arnaud Curutchet
Original Assignee
Adv Tech
Adv Propulse
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Adv Tech, Adv Propulse filed Critical Adv Tech
Publication of WO2023047383A1 publication Critical patent/WO2023047383A1/en

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
    • B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
    • B63H1/04—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction
    • B63H1/06—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades
    • B63H1/08—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment
    • B63H1/10—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially at right angles to propulsive direction with adjustable vanes or blades with cyclic adjustment of Voith Schneider type, i.e. with blades extending axially from a disc-shaped rotary body

Definitions

  • the present invention generally relates to rotors with steerable blades for various fluidic applications, in particular of the generic type described in the documents WO2014006603A1, WO2016067251 A1 and WO2017168359A1, and in particular a thruster for a manned or unmanned ship.
  • Document WO2016067251 A1 describes a rotor in which the maximum inclination of the blades during rotation can be adjusted using a mechanism operating by translation along the axis of the rotor.
  • the rotor comprises means for controlling the orientation of the central shaft to determine the working orientation of the rotor with regard to the fluid flow generated or received.
  • the rotor includes a motor for adjusting the maximum inclination of the blades carried by the base and meshed with a reduction gear/differential type transmission cage.
  • the rotor includes a motor for adjusting the working orientation of the rotor, carried by the base and engaged with the central shaft.
  • FIG. 1 is a schematic view in axial section of a rotor according to the invention
  • - Fig. 6 is a perspective view from below of a sub-assembly of the rotor allowing adjustment of the maximum amplitude of oscillation of the blades
  • Fig. 7 is a perspective view from above of part of the structure and the elements of the rotor kinematics
  • FIG. 8 is a perspective view from above of the only elements involved in the kinematics of the rotor.
  • Fig. 9 is a plan view illustrating the elements of the kinematics in two different positions for adjusting the maximum amplitude of oscillation of the blades.
  • a base 1 of the rotor with adjustable blades which comprises a part 101 forming a framework plate and a part 102 forming a hollow cylinder erected upwards.
  • this cylinder 102 is pivotally mounted about a vertical axis a hollow drive shaft 2 of the rotor with steerable blades, of which an example embodiment will be described later, via suitable bearings.
  • This drive shaft 2 is integral with a notched pulley 201 for its rotational drive and therefore the rotational drive of the rotor.
  • the pulley 201 meshes with a notched pinion 202 mounted on the output shaft 204 of a main motor 203 fixed to the base laterally with respect to a main axis of the rotor.
  • the transmission between the pulley 201 and the pinion 202 is carried out here by a toothed belt C1.
  • pulley 201 is another toothed pulley 205 also fixed in rotation to the shaft 2 and which meshes with a first toothed pulley 304 of a transmission device 300 of the reduction/differential type with planetary gear train, of a type known per se.
  • This device 300 has a main central axis 302 by which it is pivotally mounted on a plate 103 secured to the part 201 of the base, substantially on the side opposite to the drive motor 203. It comprises a cage 301 housing the planetary gear train globally designated by the reference 303, the toothed pulley 304 receiving the rotation of the shaft 2 via a toothed belt C2 and a toothed pulley 305 whose rotation, relative to the rotation of the pulley 304, can be out of phase by a value which depends on the angular position of the cage 301.
  • the train 301 comprises planetary gears in mesh with two stages of planetary gears in mesh with the pulleys 304 and 305 respectively.
  • the numbers of teeth of the various elements of the device 300 are chosen so that the speed of rotation of the output pulley 305 is identical to that of the input pulley 304 with the aforementioned possible phase shift.
  • the angular position of the cage 301 is controlled by a motor 306 (typically an electric motor) engaged with the cage (which has an outer part forming a toothed pulley), via a toothed pinion 307 output from the motor 306 and a toothed belt C4 .
  • the motor 306 is fixed on the base 1 in the vicinity of the device 300.
  • the output pulley 305 is engaged with an adjustment shaft 5 for controlling the maximum inclination of the blades, concentric with the shaft 2, via a toothed belt C3 and a pinion 501 integral in rotation with said shaft 5.
  • the shafts 2 and 5 rotate at the same speed, with an adjustable angular phase shift which depends on the adjustment of the angular position of the cage 301 carried out by means of the motor 306.
  • the adjustment change can be made during the rotation without difficulty.
  • a plate 10 located in the drum 3 and whose role will be explained below is integral in rotation with the adjustment shaft 5.
  • a central shaft 6 of the rotor concentric with the shafts 2 and 5, determines the working direction of the rotor, whether in generation or in recovery of fluid flow.
  • This shaft has a notched pulley 601 engaged with the output shaft of a motor 306 (typically an electric motor) fixed to the base 1.
  • a control device is obtained with three coaxial shafts, namely an inner shaft 6 which can be moved angularly to adjust the working direction of the rotor, an intermediate shaft 5 adjustable in rotation to control the angular movement of the plate of the adjustment device of the oscillation amplitude, and an outer shaft by which the rotor rotates relative to the fixed base 1, the arrangement of the three shafts may however be different.
  • the rotating structure 2, 3 of the rotor is rotatably mounted on the base 1 and carries a set of adjustable blades 4 capable of oscillating in relation to the rotation of the rotating structure around its axis.
  • the rotor may further optionally include the following features:
  • the two pivoting elements with offset pivot axes comprise a first intermediate element engaged with an axial element integral with the central shaft, and a second intermediate element engaged with an element integral in rotation with an armature of the associated blade .
  • the rotor comprises, concentric around the axis of the rotor, an inner shaft constituting the central shaft of the rotor, which can be moved angularly so as to cause a corresponding overall change in inclination of the blades by means of the transmission devices, a intermediate shaft adjustable in rotation to control the angular displacement of the plate of the amplitude adjustment device, and an external shaft belonging to the rotating structure of the rotor.
  • the outer shaft is integral with a hollow drum housing said plate and the transmission devices and on a wall of which the blades are pivotally mounted.
  • a fixed axial shaft and the rotating rotor structure carry inner and outer elements of a rotary rotating machine, the element carried by the rotating structure being able to generate energy within said rotating structure under the effect its rotation relative to the element carried by the central shaft.
  • the rotor described here allows a gain in size and/or in weight of a rotor with orientable blades based on a plurality of eccentric transmissions associated respectively with the plurality of blades, and makes it possible to implement the adjustment of the maximum amplitude of oscillation of the blades during the rotation of the rotor thanks to the phase shift mechanism described above with reference to Figs. 1 to 3.
  • the rotor described here uses the principle of the angular offset of the blades during the rotation of a rotor, as described in the documents WO2014006603A1, WO2016067251 A1 and WO2017168359A1 by using for example a finger/slot coupling on eccentric rotating elements as described in WO2017168359A1, with a different layout. More precisely, this coupling is provided as an intermediate coupling of the kinematic chain, here a set of gears, going from the central shaft of the rotor to the respective blade.
  • the base 1 is intended to be mounted in a well in the case of a thruster application, and as we have seen it supports in a rotatable manner the main shaft 2 of the rotor, which is fixed in rotation to the drum 3. Blades
  • the direction control shaft 6 makes it possible to direct the direction of the flow directly and over 360°, the rotational control of the shaft 6 inducing a corresponding rotation of the behavior of each of the blades.
  • shaft 6 remains in the same position.
  • the shaft drive device 6 has been described above. Instead of a control motor connected to the shaft 6 by a belt as described, it is possible to provide a mechanical control by cable(s), gear train, etc., the control being carried out by an automaton or by manual control. The person skilled in the art will know how to choose the appropriate solution.
  • the lower region of the control shaft 6 is secured to a pinion 7 of the appropriate type (straight, helical, herringbone, backlash, etc.).
  • This pinion 7 meshes with another pinion 8 which rotates around a pivot axis 9 mounted on the disc-shaped plate 10 linked in rotation to the pitch control shaft 5.
  • the overall transmission ratio dictated by the number of teeth of the various pinions engaged with each other, is chosen equal to 1 for the transmission to return to its original position after a rotation of the rotor of 360°.
  • the slot/finger assembly creating the oscillation may comprise a backlash compensation mechanism, for example as described with reference to Figs. 6A-6C of document FR3109187A1.
  • each slot 11a can be straight or curved so as to vary at will, during the design, the kinematics of the reciprocating movement of the blade with respect to a generally sinusoidal evolution corresponding to the case where the slot is straight.
  • Fig. 6 shows in more detail the assembly forming plate 10 for adjusting the maximum amplitude of oscillation of the blades. It shows the control shaft 5 integral with the plate 10 carrying the pivots of the pinions 8 and the elements 11 with slot 11a. It is also observed in this figure that the pinion 7 of the direction control is engaged with each of the pinions 8 integral in rotation with the slotted elements 11 .
  • the slots here open outwards to facilitate manufacture and assembly, but they could be closed at both ends.
  • a lower plate 3a of the drum 3 carries the pinions 15 integral in rotation with the armatures 4a of the blades, as well as the pinions 13 carrying the fingers or rollers 12, mounted in blind bearings 17 formed in the base 3a of the drum.
  • Fig. 8 illustrates the entire kinematic chain described for each of the three blades, the various support elements not being shown.
  • the position of the plate 10 is such that the axes of rotation of the pinions 8 and 13 are aligned: consequently and as explained, the blades 4 remain oriented parallel to each other with a constant absolute orientation.
  • the amplitude of oscillation is zero.
  • the position of the plate 10 is such that the axes of rotation of the pinions 8, 13 are offset circumferentially; consequently, the kinematics is such that the blades oscillate while describing a law of the trochoidal type during the rotation of the rotor. The greater the distance between the axes of rotation of the pinions 8, 13, the greater the amplitude of this oscillation.
  • a particularly reliable rotor is thus obtained while being compact, in particular in the axial direction (with only two planes for the gear trains, thus leaving more room for the control device) and radial (with the transfer of the eccentricity towards the interior to blade mounting points) and lower weight.
  • the XXX plate can be of a reduced diameter.
  • pairs of sprockets 7, 8 and 13, 15 in direct drive can be replaced by pairs of rollers connected by chains or respective toothed belts, it being observed that the resulting kinematic inversion is split and therefore inoperative (only the elements 8, 11, 13 rotating in the opposite direction compared to what was described above),
  • a rotor structure comprising three coaxial shafts, namely the inner shaft 6 movable angularly to adjust the working direction of the rotor, the intermediate shaft 5 adjustable in rotation to control the angular displacement of the plate of the device adjustment of the amplitude of oscillation, and the outer shaft 2 by which the rotor rotates relative to the fixed base 1.
  • the shaft 2 is integral with the hollow drum 2, preferably sealed, housing said plate and the transmission devices and on a wall of which the blades are pivotally mounted.
  • the present description is dedicated to a marine vehicle thruster, manned or not, the present invention is aimed at all applications of a rotor with steerable blades, in particular trochoidal. Whether it is to generate a flow of fluid or to recover its energy.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)

Abstract

The invention relates to a fluid rotor comprising a rotating rotor structure mounted on a base (1) and supporting directable blades which are capable of oscillating relative to the rotation of the rotating structure, and an assembly for transmission between a central shaft (6) of the rotor and each of the blades, which assembly is able to control the variations in inclination of the blades during the rotation of the rotor, the transmission assembly comprising a mobile control board (10) that supports a set of transmission members for the respective blades, the angular position of said board determining a maximum angle of inclination of the blades during the rotation of the rotor, the rotor further comprising a control device comprising a drive shaft (2) which is secured to a blade support that receives the transmission assembly and which is able to be controlled by a main motor in order to rotate the rotor, and an adjustment shaft (5) for controlling the angular position of the control board, the control device further comprising a reducer/differential transmission (300) supported by the base, it being possible to control the angular position of said reducer/differential transmission in order to vary, over the course of the rotation of the rotor, the relative angular position of the drive shaft (2) and of the adjustment shaft (5) and to thereby vary, over the course of the rotation, the maximum angular inclination of the blades.

Description

Titre Title
Rotor à pales orientables Rotor with adjustable blades
Domaine de l’invention Field of invention
La présente invention concerne d’une façon générale les rotors à pales orientables pour différentes applications fluidiques, notamment du type générique décrit dans les documents W02014006603A1 , WO2016067251 A1 et WO2017168359A1 , et notamment un propulseur pour navire habité ou non habité. The present invention generally relates to rotors with steerable blades for various fluidic applications, in particular of the generic type described in the documents WO2014006603A1, WO2016067251 A1 and WO2017168359A1, and in particular a thruster for a manned or unmanned ship.
Etat de la technique State of the art
Le document WO2016067251 A1 décrit un rotor dans lequel l’inclinaison maximale des pales au cours de la rotation peut être ajustée à l’aide d’un mécanisme opérant par translation le long de l’axe du rotor. Document WO2016067251 A1 describes a rotor in which the maximum inclination of the blades during rotation can be adjusted using a mechanism operating by translation along the axis of the rotor.
Résumé de l’invention Summary of the invention
La présente invention vise à propose un rotor dont la direction de travail puisse être orientée sur 360° et dont l’inclinaison maximale des pales puisse être commandée facilement au cours de la rotation du rotor, tout en étant robuste et compact. The present invention aims to propose a rotor whose working direction can be oriented over 360° and whose maximum inclination of the blades can be controlled easily during the rotation of the rotor, while being robust and compact.
On propose à cet effet un rotor fluidique, comprenant une structure tournante de rotor montée sur une embase et portant un ensemble de pales orientables capables d’osciller en relation avec la rotation de la structure tournante de rotor autour d’un axe de rotor, et un ensemble de transmission entre un arbre central du rotor et chacune des pales, apte à commander les variations d’inclinaison des pales lors de la rotation du rotor, l’ensemble de transmission comprenant une platine de commande mobile supportant un ensemble d’organes de transmission pour les pales respectives, platine dont la position angulaire détermine un angle maximal d’inclinaison des pales lors de la rotation du rotor, le rotor comprenant en outre un dispositif de commande comprenant un arbre d’entraînement solidaire d’un support des pales recevant l’ensemble de transmission, apte à être commandé par un moteur principal pour entraîner le rotor en rotation, et un arbre de réglage pour commander la position angulaire de la platine de commande, le dispositif de commande comprenant en outre une transmission de type réducteur/différentiel portée par l’embase et dont la position angulaire peut être commandée pour faire varier, au cours de la rotation du rotor, la position angulaire relative de l’arbre d’entraînement et de l’arbre de réglage et ainsi faire varier au cours de la rotation l’inclinaison angulaire maximale des pales. A fluidic rotor is proposed for this purpose, comprising a rotating rotor structure mounted on a base and carrying a set of orientable blades capable of oscillating in relation to the rotation of the rotating rotor structure around a rotor axis, and a transmission assembly between a central shaft of the rotor and each of the blades, able to control the variations in inclination of the blades during the rotation of the rotor, the transmission assembly comprising a movable control plate supporting a set of transmission for the respective blades, plate whose angular position determines a maximum angle of inclination of the blades during the rotation of the rotor, the rotor further comprising a control device comprising a drive shaft integral with a support of the blades receiving the transmission assembly, capable of being controlled by a main motor to drive the rotor in rotation, and an adjustment shaft for controlling the angular position of the control plate, the control device further comprising a transmission of the reduction/differential type carried by the base and the angular position of which can be controlled in order to vary, during the rotation of the rotor, the relative angular position of the drive shaft and the adjustment shaft and thus vary during the rotation the maximum angular inclination of the blades.
Certains aspects préférés mais optionnels de ce rotor sont les suivants :Some preferred but optional aspects of this rotor are:
* le rotor comprend des moyens de commande de l’orientation de l’arbre central pour déterminer l’orientation de travail du rotor eu égard au flux fluidique généré ou reçu. * the rotor comprises means for controlling the orientation of the central shaft to determine the working orientation of the rotor with regard to the fluid flow generated or received.
* le rotor comprend un moteur principal porté par l’embase et en prise avec l’arbre d’entraînement. * the rotor comprises a main motor carried by the base and engaged with the drive shaft.
* le rotor comprend un moteur de réglage d’inclinaison maximale des pales porté par l’embase et en prise avec une cage de la transmission de type réducteur/différentiel. * the rotor includes a motor for adjusting the maximum inclination of the blades carried by the base and meshed with a reduction gear/differential type transmission cage.
* le rotor comprend un moteur de réglage de l’orientation de travail du rotor, porté par l’embase et en prise avec l’arbre ce central. * the rotor includes a motor for adjusting the working orientation of the rotor, carried by the base and engaged with the central shaft.
* les trois arbres sont coaxiaux. * the three shafts are coaxial.
* les trois moteurs, la transmission de type réducteur/différentiel et les moyens de mise en prise des moteurs avec les éléments associés sont répartis autour de l’axe commun des trois arbres. * the three motors, the gearbox/differential type transmission and the means for engaging the motors with the associated elements are distributed around the common axis of the three shafts.
* les moyens de mise en prise comprennent des courroies crantées associées à des poulies et/ou pignons crantés. * the engagement means comprise toothed belts associated with toothed pulleys and/or sprockets.
On propose également selon l’invention une unité de propulsion comprenant un rotor tel que défini ci-dessus, l’embase étant configurée pour le montage du rotor dans un puits formé dans la coque d’un engin nautique habité ou non. Also proposed according to the invention is a propulsion unit comprising a rotor as defined above, the base being configured for mounting the rotor in a well formed in the hull of a nautical vehicle, manned or not.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
D’autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante d’une forme de réalisation préférée de celle-ci, donnée à titre d’exemple non limitatif et faire en référence aux dessins annexés. Sur les dessins : Other aspects, objects and advantages of the present invention will appear better on reading the following detailed description of a form preferred embodiment thereof, given by way of non-limiting example and made with reference to the accompanying drawings. On the drawings:
- la Fig. 1 est une vue schématique en coupe axiale d’un rotor selon l’invention, - Fig. 1 is a schematic view in axial section of a rotor according to the invention,
- la Fig 2 est une vue schématique en plan, partielle, du rotor de la Figure 1 , - Fig 2 is a partial schematic plan view of the rotor of Figure 1,
- la Fig. 3 est une vue en perspective d’un rotor implémentant les schémas des Figs. 1 et 2, - Fig. 3 is a perspective view of a rotor implementing the diagrams of Figs. 1 and 2,
- la Fig. 4 est une vue en perspective d’ensemble, en vue plongeante, d’un rotor selon l’invention, - Fig. 4 is an overall perspective view, seen from above, of a rotor according to the invention,
- la Fig. 5 est une vue en coupe axiale du rotor, illustrant la cinématique d’une pale en particulier, - Fig. 5 is an axial section view of the rotor, illustrating the kinematics of one blade in particular,
- la Fig. 6 est une vue en perspective contre-plongeante d’un sous- ensemble du rotor permettant un réglage de l’amplitude maximale d’oscillation des pales, - Fig. 6 is a perspective view from below of a sub-assembly of the rotor allowing adjustment of the maximum amplitude of oscillation of the blades,
- la Fig. 7 est une vue en perspective plongeante d’une partie de la structure et des éléments de la cinématique du rotor, - Fig. 7 is a perspective view from above of part of the structure and the elements of the rotor kinematics,
- la Fig. 8 est une vue en perspective plongeante des seuls éléments intervenant dans la cinématique du rotor, et - Fig. 8 is a perspective view from above of the only elements involved in the kinematics of the rotor, and
- la Fig. 9 est une vue en plan illustrant les éléments de la cinématique dans deux positions différentes de réglage de l’amplitude maximale d’oscillation des pales. - Fig. 9 is a plan view illustrating the elements of the kinematics in two different positions for adjusting the maximum amplitude of oscillation of the blades.
Description détaillée d’une forme de réalisation préférée Detailed Description of a Preferred Embodiment
En référence aux Figs. 1 et 2, on a représenté une embase 1 de rotor à pales orientables qui comprend une partie 101 formant une plaque d’ossature et une partie 102 formant un cylindre creux érigé vers le haut. With reference to Figs. 1 and 2, there is shown a base 1 of the rotor with adjustable blades which comprises a part 101 forming a framework plate and a part 102 forming a hollow cylinder erected upwards.
Dans ce cylindre 102 est monté pivotant autour d’un axe vertical un arbre d’entraînement creux 2 du rotor à pales orientables, dont on décrira un exemple de réalisation plus loin, via des roulements appropriés. Cet arbre d’entraînement 2 est solidaire d’une poulie crantée 201 pour son entraînement en rotation et donc l’entraînement en rotation du rotor. La poulie 201 est en prise avec un pignon cranté 202 monté sur l’arbre de sortie 204 d’un moteur principal 203 fixé sur l’embase latéralement par rapport à un axe principal du rotor. In this cylinder 102 is pivotally mounted about a vertical axis a hollow drive shaft 2 of the rotor with steerable blades, of which an example embodiment will be described later, via suitable bearings. This drive shaft 2 is integral with a notched pulley 201 for its rotational drive and therefore the rotational drive of the rotor. The pulley 201 meshes with a notched pinion 202 mounted on the output shaft 204 of a main motor 203 fixed to the base laterally with respect to a main axis of the rotor.
Il s’agit ici d’un moteur électrique, mais le rotor pourrait tout à fait être entraîné par un moteur thermique. This is an electric motor, but the rotor could very well be driven by a heat engine.
La transmission entre la poulie 201 et le pignon 202 est réalisée ici par une courroie crantée C1 . The transmission between the pulley 201 and the pinion 202 is carried out here by a toothed belt C1.
Au-dessus de la poulie 201 se trouve une autre poulie crantée 205 également solidaire en rotation de l’arbre 2 et qui est en prise avec une première poulie crantée 304 d’un dispositif de transmission 300 de type réducteur/différentiel à train épicycloïdal, de type connu en soi. Above the pulley 201 is another toothed pulley 205 also fixed in rotation to the shaft 2 and which meshes with a first toothed pulley 304 of a transmission device 300 of the reduction/differential type with planetary gear train, of a type known per se.
Ce dispositif 300 possède un axe central principal 302 par lequel il est monté pivotant sur une platine 103 solidaire de la partie 201 de l’embase, sensiblement du côté opposé au moteur d’entraînement 203. Il comprend une cage 301 abritant le train épicycloïdal globalement désigné par la référence 303, la poulie crantée 304 recevant la rotation de l’arbre 2 via une courroie crantée C2 et une poulie 305 crantée dont la rotation, par rapport à la rotation de la poulie 304, peut être déphasée d’une valeur qui dépend de la position angulaire de la cage 301. This device 300 has a main central axis 302 by which it is pivotally mounted on a plate 103 secured to the part 201 of the base, substantially on the side opposite to the drive motor 203. It comprises a cage 301 housing the planetary gear train globally designated by the reference 303, the toothed pulley 304 receiving the rotation of the shaft 2 via a toothed belt C2 and a toothed pulley 305 whose rotation, relative to the rotation of the pulley 304, can be out of phase by a value which depends on the angular position of the cage 301.
De façon connue en soi et représentée schématiquement, le train 301 comprend des engrenages satellites en prise avec deux étages d’engrenages planétaires en prise avec les poulies 304 et 305 respectivement. Bien entendu, les nombres de dents des différents éléments du dispositif 300 sont choisis pour que la vitesse de rotation de la poulie de sortie 305 soit identique à celle de la poulie d’entrée 304 avec l’éventuel déphasage précité. In a manner known per se and represented schematically, the train 301 comprises planetary gears in mesh with two stages of planetary gears in mesh with the pulleys 304 and 305 respectively. Of course, the numbers of teeth of the various elements of the device 300 are chosen so that the speed of rotation of the output pulley 305 is identical to that of the input pulley 304 with the aforementioned possible phase shift.
La position angulaire de la cage 301 est commandée par un moteur 306 (typiquement un moteur électrique) en prise avec la cage (qui possède une partie extérieure formant poulie crantée), via un pignon cranté 307 de sortie du moteur 306 et une courroie crantée C4. Le moteur 306 est fixé sur l’embase 1 au voisinage du dispositif 300. La poulie de sortie 305 est en prise avec un arbre de réglage 5 pour la commande de l’inclinaison maximale des pales, concentrique avec l’arbre 2, via une courroie crantée C3 et un pignon 501 solidaire en rotation dudit arbre 5. Ainsi les arbres 2 et 5 tournent à la même vitesse, avec un déphasage angulaire réglable qui dépend du réglage de la position angulaire de la cage 301 effectué grâce au moteur 306. Le changement de réglage peut s’effectuer durant la rotation sans difficulté. Une platine 10 située dans le tambour 3 et dont le rôle sera explicité dans la suite est solidaire en rotation de l’arbre de réglage 5. The angular position of the cage 301 is controlled by a motor 306 (typically an electric motor) engaged with the cage (which has an outer part forming a toothed pulley), via a toothed pinion 307 output from the motor 306 and a toothed belt C4 . The motor 306 is fixed on the base 1 in the vicinity of the device 300. The output pulley 305 is engaged with an adjustment shaft 5 for controlling the maximum inclination of the blades, concentric with the shaft 2, via a toothed belt C3 and a pinion 501 integral in rotation with said shaft 5. Thus the shafts 2 and 5 rotate at the same speed, with an adjustable angular phase shift which depends on the adjustment of the angular position of the cage 301 carried out by means of the motor 306. The adjustment change can be made during the rotation without difficulty. A plate 10 located in the drum 3 and whose role will be explained below is integral in rotation with the adjustment shaft 5.
On décrira dans la suite la façon dont ce déphasage angulaire est exploité au niveau de l’étage de commande d’angulation des pales pour faire varier l’angle d’inclinaison maximale des pales au cours de la rotation. The way in which this angular phase shift is used at the level of the blade angle control stage to vary the maximum angle of inclination of the blades during rotation will be described below.
Enfin un arbre central 6 du rotor, concentrique avec les arbres 2 et 5, détermine la direction de travail du rotor, que ce soit en génération ou en récupération de flux de fluide. Cet arbre possède une poulie crantée 601 en prise avec l’arbre de sortie d’un moteur 306 (typiquement un moteur électrique) fixé sur l’embase 1 . Finally, a central shaft 6 of the rotor, concentric with the shafts 2 and 5, determines the working direction of the rotor, whether in generation or in recovery of fluid flow. This shaft has a notched pulley 601 engaged with the output shaft of a motor 306 (typically an electric motor) fixed to the base 1.
On observe sur la Fig. 2 que les différents éléments décrits ci-dessus sont répartis autour des arbres concentriques 2, 5 et 6, permettant ainsi de diminuer l’encombrement axial de la partie de commande du rotor. It is observed in Fig. 2 that the various elements described above are distributed around the concentric shafts 2, 5 and 6, thus making it possible to reduce the axial size of the control part of the rotor.
Un exemple de réalisation des éléments décrits ci-dessus et d’un rotor associé est illustré sur la Fig. 3. An embodiment of the elements described above and an associated rotor is shown in Fig. 3.
Ainsi on obtient un dispositif de commande avec trois arbres coaxiaux, à savoir un arbre intérieur 6 déplaçable angulairement pour régler la direction de travail du rotor, un arbre intermédiaire 5 ajustable en rotation pour commander le déplacement angulaire de la platine du dispositif de réglage de l’amplitude d’oscillation, et un arbre extérieur par lequel le rotor tourne par rapport à l’embase fixe 1 , l’agencement des trois arbres pouvant toutefois être différent. On va maintenant décrite la structure du rotor, et en particulier l’architecture de commande de l’inclinaison des pales au cours de la rotation grâce au déphasage réglable entre les arbres 2 et 5. Thus, a control device is obtained with three coaxial shafts, namely an inner shaft 6 which can be moved angularly to adjust the working direction of the rotor, an intermediate shaft 5 adjustable in rotation to control the angular movement of the plate of the adjustment device of the oscillation amplitude, and an outer shaft by which the rotor rotates relative to the fixed base 1, the arrangement of the three shafts may however be different. We will now describe the structure of the rotor, and in particular the control architecture of the inclination of the blades during rotation thanks to the adjustable phase difference between the shafts 2 and 5.
La structure tournante 2, 3 du rotor est montée à rotation sur l’embase 1 et porte un ensemble de pales orientables 4 capables d’osciller en relation avec la rotation de la structure tournante autour de son axe. The rotating structure 2, 3 of the rotor is rotatably mounted on the base 1 and carries a set of adjustable blades 4 capable of oscillating in relation to the rotation of the rotating structure around its axis.
On trouve un ensemble de dispositifs de transmission entre l’arbre central du rotor et chacune des pales, aptes à commander individuellement les oscillations desdites pales, chaque dispositif comprenant deux éléments pivotants d’axes de pivotement décalés, l’un portant une fente et l’autre portant un doigt dans lequel est engagée la fente. There is a set of transmission devices between the central shaft of the rotor and each of the blades, capable of individually controlling the oscillations of said blades, each device comprising two pivoting elements with offset pivot axes, one carrying a slot and the the other carrying a finger in which the slot is engaged.
Les deux éléments pivotants de chaque dispositif de transmission peuvent être dans cet exemple des éléments intermédiaires d’une transmission individuelle constituée d’un ensemble d’éléments en prise les uns avec les autres entre ledit arbre central et les pales. The two pivoting elements of each transmission device can be in this example intermediate elements of an individual transmission consisting of a set of elements engaged with each other between said central shaft and the blades.
Le rotor peut comprend en outre, facultativement, les caractéristiques suivantes : The rotor may further optionally include the following features:
* lesdits éléments d’un dispositif de transmission sont des éléments dentés en prise directe les uns avec les autres. * said elements of a transmission device are toothed elements in direct engagement with each other.
* les deux éléments pivotants d’axes de pivotement décalés comprennent un premier élément intermédiaire en prise avec un élément axial solidaire de l’arbre central, et un second élément intermédiaire en prise avec un élément solidaire en rotation d’une armature de la pale associée. * the two pivoting elements with offset pivot axes comprise a first intermediate element engaged with an axial element integral with the central shaft, and a second intermediate element engaged with an element integral in rotation with an armature of the associated blade .
* le doigt d’un dispositif de transmission est monté directement dans l’un des éléments intermédiaires. * the finger of a transmission device is mounted directly in one of the intermediate elements.
* la fente d’un dispositif de transmission est prévue dans un élément rapporté sur la fente d’un dispositif de transmission est formée dans un second des éléments intermédiaires. * the slot of a transmission device is provided in an insert on the slot of a transmission device is formed in a second of the intermediate elements.
* le rotor comprend un dispositif commun de réglage de l’amplitude maximale d’oscillation des pales, ce dispositif comprenant une platine apte à tourner autour de l’axe de rotor et portant des pivots des premiers ou deuxièmes éléments intermédiaires de chacune des transmissions, de façon à faire varier la distance entre les axes de pivotement des premiers et seconds éléments intermédiaires en direction circonférentielle. * the rotor comprises a common device for adjusting the maximum amplitude of oscillation of the blades, this device comprising a plate capable of rotating around the axis of the rotor and carrying pivots of the first or second intermediate elements of each of the transmissions, so as to vary the distance between the pivot axes of the first and second intermediate elements in the circumferential direction.
* le rotor comprend, concentriques autour de l’axe du rotor, un arbre intérieur constituant l’arbre central du rotor, déplaçable angulairement de façon à provoquer un changement d’inclinaison global correspondant des pales par l’intermédiaire des dispositifs de transmission, un arbre intermédiaire ajustable en rotation pour commander le déplacement angulaire de la platine du dispositif de réglage d’amplitude, et un arbre extérieur appartenant à la structure tournante du rotor. * the rotor comprises, concentric around the axis of the rotor, an inner shaft constituting the central shaft of the rotor, which can be moved angularly so as to cause a corresponding overall change in inclination of the blades by means of the transmission devices, a intermediate shaft adjustable in rotation to control the angular displacement of the plate of the amplitude adjustment device, and an external shaft belonging to the rotating structure of the rotor.
* l’arbre extérieur est solidaire d’un tambour creux abritant ladite platine et les dispositifs de transmission et sur une paroi duquel les pales sont montées pivotantes. * the outer shaft is integral with a hollow drum housing said plate and the transmission devices and on a wall of which the blades are pivotally mounted.
* un arbre axial fixe et la structure tournante de rotor portent des éléments intérieur et extérieur d’une machine tournante rotative, l’élément porté par la structure tournante étant apte à générer de l’énergie au sein de ladite structure tournante sous l’effet de sa rotation relativement à l’élément porté par l’arbre central. * a fixed axial shaft and the rotating rotor structure carry inner and outer elements of a rotary rotating machine, the element carried by the rotating structure being able to generate energy within said rotating structure under the effect its rotation relative to the element carried by the central shaft.
Maintenant plus en détail et en référence aux Figs. 4 à 9, le rotor décrit ici permet un gain en encombrement et/ou en poids d’un rotor à pales orientables basé sur une pluralité de transmissions excentriques associées respectivement à la pluralité de pales, et permet de mettre en œuvre le réglage de l’amplitude maximale d’oscillation des pales au cours de la rotation du rotor grâce au mécanisme de déphasage décrit ci-avant en référence aux Figs. 1 à 3. Now in more detail and with reference to Figs. 4 to 9, the rotor described here allows a gain in size and/or in weight of a rotor with orientable blades based on a plurality of eccentric transmissions associated respectively with the plurality of blades, and makes it possible to implement the adjustment of the maximum amplitude of oscillation of the blades during the rotation of the rotor thanks to the phase shift mechanism described above with reference to Figs. 1 to 3.
Le rotor décrit ici reprend le principe du décalage angulaire des pales lors de la rotation d’un rotor, tel que décrit dans les documents W02014006603A1 , WO2016067251 A1 et WO2017168359A1 en utilisant par exemple un couplage doigt/fente sur éléments tournants excentrés tel que décrit dans WO2017168359A1 , avec un agencement différent. Plus précisément, on prévoit ce couplage en tant que couplage intermédiaire de la chaîne cinématique, ici un train de pignons, allant de l’arbre central du rotor à la pale respective. The rotor described here uses the principle of the angular offset of the blades during the rotation of a rotor, as described in the documents WO2014006603A1, WO2016067251 A1 and WO2017168359A1 by using for example a finger/slot coupling on eccentric rotating elements as described in WO2017168359A1, with a different layout. More precisely, this coupling is provided as an intermediate coupling of the kinematic chain, here a set of gears, going from the central shaft of the rotor to the respective blade.
En référence aux dessins et en particulier tout d’abord à la Fig. 4, l’embase 1 est prévue pour être montée dans un puits dans le cas d’une application propulseur, et comme on l’a vu elle supporte de façon rotative l’arbre principal 2 du rotor, qui est solidaire en rotation du tambour 3. Les palesWith reference to the drawings and in particular first of all to FIG. 4, the base 1 is intended to be mounted in a well in the case of a thruster application, and as we have seen it supports in a rotatable manner the main shaft 2 of the rotor, which is fixed in rotation to the drum 3. Blades
4 sont montées sur le tambour en pouvant tourner autour d’un axe respectif. Ici seules les trois armatures 4a des pales, de section en l’espèce rectangulaire, sont illustrées, les pales étant enfilées de préférence de façon démontable sur ces armatures. Une seule des pales 4 est illustrée en tiretés. On a ici trois pales régulièrement espacées de 120° l’une par rapport à l’autre autour de l’axe du rotor, mais ce nombre peut être quelconque. 4 are mounted on the drum, being able to rotate around a respective axis. Here only the three armatures 4a of the blades, of section in this case rectangular, are illustrated, the blades being threaded preferably in a removable manner on these armatures. Only one of the blades 4 is illustrated in dashed lines. Here we have three blades regularly spaced at 120° from each other around the axis of the rotor, but this number can be arbitrary.
L’arbre 5 de commande de pas d’inclinaison des pales tourne en même temps que l’arbre principal 2 et la transmission réducteur/différentiel décrite plus haut permet de faire modifier légèrement la position angulaire de cet arbreShaft 5 for controlling the pitch pitch of the blades rotates at the same time as main shaft 2 and the gearbox/differential transmission described above makes it possible to slightly modify the angular position of this shaft.
5 par rapport à l’axe principal 2 en vue de régler le pas des pales. 5 with respect to the main axis 2 in order to adjust the pitch of the blades.
Comme on l’a vu également, l’arbre 6 de commande de direction permet d’orienter directement et sur 360° la direction du flux, la commande en rotation de l’arbre 6 induisant une rotation correspondante du comportement de chacune des pales. Lorsqu’aucun changement de direction n’est à effectuer, l’arbre 6 reste dans la même position. Le dispositif d’entraînement de l’arbre 6 a été décrit plus haut. En lieu et place d’un moteur de commande relié à l’arbre 6 par une courroie comme décrit, on peut prévoir une commande mécanique par câble(s), train d’engrenages, etc., le pilotage s’effectuant par automate ou par une commande manuelle. La personne du métier saura choisir la solution qui convient. As we have also seen, the direction control shaft 6 makes it possible to direct the direction of the flow directly and over 360°, the rotational control of the shaft 6 inducing a corresponding rotation of the behavior of each of the blades. When no change of direction is to be made, shaft 6 remains in the same position. The shaft drive device 6 has been described above. Instead of a control motor connected to the shaft 6 by a belt as described, it is possible to provide a mechanical control by cable(s), gear train, etc., the control being carried out by an automaton or by manual control. The person skilled in the art will know how to choose the appropriate solution.
On notera que dans le cas d’un rotor utilisé pour la récupération d’énergie, l’arbre 6 devient l’équivalent de l’axe du lacet et permet d’orienter les pales pour suivre la direction du fluide. En référence à la Fig. 5, on observe le support 1 portant l’arbre principal 2 du rotor qui entraine dans sa rotation le tambour 3 dont il est solidaire. It will be noted that in the case of a rotor used for energy recovery, the shaft 6 becomes the equivalent of the axis of the yaw and makes it possible to orient the blades to follow the direction of the fluid. With reference to FIG. 5, we observe the support 1 carrying the main shaft 2 of the rotor which drives in its rotation the drum 3 of which it is integral.
La région inférieure de l’arbre de commande 6 est solidaire d’un pignon 7 de type approprié (droit, hélicoïdal, à chevrons, à rattrapage de jeu, etc.). Ce pignon 7 est en prise avec un autre pignon 8 qui tourne autour d’un axe de pivotement 9 monté sur la platine en forme de disque 10 liée en rotation à l’arbre 5 de commande de pas. The lower region of the control shaft 6 is secured to a pinion 7 of the appropriate type (straight, helical, herringbone, backlash, etc.). This pinion 7 meshes with another pinion 8 which rotates around a pivot axis 9 mounted on the disc-shaped plate 10 linked in rotation to the pitch control shaft 5.
Le pignon 8 est solidaire d’un élément 11 , typiquement en forme de disque, dans lequel est formée une fente 11a rectiligne ou incurvée. Dans la fente 11a peut coulisser un doigt ou galet 12 qui est solidaire d’un autre pignon 13, en étant monté de façon excentrée sur ce dernier. Le pignon 13 pivote autour d’un axe de pivotement 14 solidaire de la partie inférieure du tambour 3. Le pignon 13 engrène avec un pignon 15 qui est solidaire en rotation avec l’armature 4a de la pale correspondante, cette armature comprenant une partie supérieure, au-dessous du pignon 15, qui constitue son pivot dans une pièce 16 formant palier traversant solidaire de la base 3a du tambour 3. The pinion 8 is integral with an element 11, typically disc-shaped, in which is formed a rectilinear or curved slot 11a. In the slot 11a can slide a finger or roller 12 which is integral with another pinion 13, being mounted eccentrically on the latter. The pinion 13 pivots about a pivot axis 14 integral with the lower part of the drum 3. The pinion 13 meshes with a pinion 15 which is integral in rotation with the armature 4a of the corresponding blade, this armature comprising an upper part , below the pinion 15, which constitutes its pivot in a part 16 forming a through bearing integral with the base 3a of the drum 3.
Les différents éléments tournants sont montés en utilisant tous paliers ou roulements appropriés, non décrits en détail mais représentés sur la Fig. 5 sous leur forme normalisée. The various rotating elements are mounted using any appropriate bearings or bearings, not described in detail but shown in FIG. 5 in their normalized form.
On précise ici que le rapport de transmission global, dicté par le nombre de dents des différents pignons en prise entre eux, est choisi égal à 1 pour la transmission reprenne sa position d’origine après une rotation du rotor de 360°. It is specified here that the overall transmission ratio, dictated by the number of teeth of the various pinions engaged with each other, is chosen equal to 1 for the transmission to return to its original position after a rotation of the rotor of 360°.
Dans un mode de réalisation, les pignons 7, 8, 13 et 15 possèdent le même nombre de dents, et ce nombre est par ailleurs avantageusement un multiple du nombre de pales équipant le rotor, ce qui permet d’assurer une répartition angulaire des dispositifs de transmission correspondant exactement à répartition des pales autour de l’axe principal. In one embodiment, the pinions 7, 8, 13 and 15 have the same number of teeth, and this number is moreover advantageously a multiple of the number of blades fitted to the rotor, which makes it possible to ensure an angular distribution of the devices. transmission corresponding exactly to the distribution of the blades around the main axis.
On comprend qu’en modifiant la position angulaire de l’arbre 5 de commande d’amplitude maximale par rapport à l’arbre principal 2 du rotor, on vient effectuer un désalignement entre les axes de rotation respectifs des pignons 8 et 13, définis par leurs pivots 9, 14, dans la direction circonférentielle. It is understood that by modifying the angular position of the maximum amplitude control shaft 5 with respect to the main shaft 2 of the rotor, a misalignment is effected between the respective axes of rotation of the pinions 8 and 13, defined by their pivots 9, 14, in the circumferential direction.
Lorsque ces axes sont confondus, alors le pignon 8 entraîne le pignon 13, via la fente 11a et le doigt 12, pour qu’ils se déplacent uniformément ensemble. When these axes coincide, then pinion 8 drives pinion 13, via slot 11a and finger 12, so that they move uniformly together.
Du fait que tous les pignons ont ici le même nombre de dents, on comprend que l’orientation absolue du pignon 15 reste constante lors de la rotation du rotor, et donc la pale correspondante conserve une orientation absolue constante, la conception étant telle que, dans cette situation, chacune des pales présente cette même orientation absolue constante. Since all the pinions here have the same number of teeth, it is understood that the absolute orientation of the pinion 15 remains constant during the rotation of the rotor, and therefore the corresponding blade retains a constant absolute orientation, the design being such that, in this situation, each of the blades has this same constant absolute orientation.
Lorsque la platine 10 est tournée en agissant sur l’arbre 5, alors les pivots 9 et 14 des pignons 8 et 13 se décalent l’un de l’autre dans la direction circonférentielle, ce qui crée un décalage angulaire périodique dans la cinématique des pignons 8 et 13 et, en conséquence, une oscillation de la pale 4 de part et d’autre de l’orientation constante précitée lors de la rotation du rotor. When the plate 10 is turned by acting on the shaft 5, then the pivots 9 and 14 of the pinions 8 and 13 shift from each other in the circumferential direction, which creates a periodic angular shift in the kinematics of the pinions 8 and 13 and, consequently, an oscillation of the blade 4 on either side of the aforementioned constant orientation during the rotation of the rotor.
Chaque pale est dotée du même mécanisme de transmission, et ces mécanismes sont configurés pour créer un mouvement des pales de type trochoidal, la cinématique réelle étant déterminée par la forme des fentes 11a et par le degré d’excentrement entre les axes de pivotement des pignons 8 et 13. Ainsi, plus cet excentrement est important, plus l’amplitude d’oscillation des pales est importante. Each blade has the same transmission mechanism, and these mechanisms are configured to create a movement of the blades of the trochoidal type, the actual kinematics being determined by the shape of the slots 11a and by the degree of eccentricity between the pivot axes of the pinions 8 and 13. Thus, the greater this offset, the greater the amplitude of oscillation of the blades.
Le réglage de pas s’effectue à l’aide de la platine mobile 10 qui porte des axes de pivotement des éléments à fente. La commande angulaire de la platine 10 par rapport au corps du rotor 200 est réalisée via l’arbre de commande 5 qui ressort vers le haut comme décrit ci-avant. Les mouvements angulaires de la platine par rapport au rotor sont commandés par le dispositif de commande tel que décrit plus haut. The pitch adjustment is carried out using the mobile plate 10 which carries pivot axes of the slotted elements. The angular control of the plate 10 relative to the body of the rotor 200 is carried out via the control shaft 5 which springs upwards as described above. The angular movements of the plate relative to the rotor are controlled by the control device as described above.
On observe que grâce à ce dispositif, il n’y a aucune nécessité d’utiliser des joints tournants ou équivalents pour commander la position angulaire de la platine au cours même de la rotation du rotor. Par ailleurs, lorsque l’on fait tourner l’arbre 6 de commande de direction, le pignon 7 tourne et entraîne de ce fait les différents mécanismes de transmission pour réorienter les pales 4 avec un écart angulaire correspondant exactement à l’écart angulaire appliqué à l’arbre 6. It is observed that thanks to this device, there is no need to use rotary joints or the like to control the angular position of the plate during the actual rotation of the rotor. Furthermore, when the steering control shaft 6 is rotated, the pinion 7 rotates and thereby drives the various transmission mechanisms to reorient the blades 4 with an angular deviation corresponding exactly to the angular deviation applied to tree 6.
On notera que l’ensemble fente/doigt créant l’oscillation peut comprendre un mécanisme de compensation de jeu, par exemple tel que décrit en référence aux Figs. 6A-6C du document FR3109187A1. It will be noted that the slot/finger assembly creating the oscillation may comprise a backlash compensation mechanism, for example as described with reference to Figs. 6A-6C of document FR3109187A1.
Comme on l’a déjà indiqué, chaque fente 11a peut être rectiligne ou incurvée de façon à faire varier à volonté, lors de la conception, la cinématique du mouvement alternatif de la pale par rapport à une évolution généralement sinusoïdale correspondant au cas où la fente est rectiligne. As already indicated, each slot 11a can be straight or curved so as to vary at will, during the design, the kinematics of the reciprocating movement of the blade with respect to a generally sinusoidal evolution corresponding to the case where the slot is straight.
La Fig. 6 montre plus en détail l’ensemble formant platine 10 d’ajustement de l’amplitude maximale d’oscillation des pales. On y voit l’arbre de commande 5 solidaire de la platine 10 portant les pivots des pignons 8 et des éléments 11 à fente 11a. On observe également sur cette figure que le pignon 7 de commande de direction est en prise avec chacun des pignons 8 solidaires en rotation des éléments 11 à fente. Les fentes sont ici débouchantes vers l’extérieur pour faciliter la fabrication et le montage, mais elles pourraient être fermées à leurs deux extrémités. Fig. 6 shows in more detail the assembly forming plate 10 for adjusting the maximum amplitude of oscillation of the blades. It shows the control shaft 5 integral with the plate 10 carrying the pivots of the pinions 8 and the elements 11 with slot 11a. It is also observed in this figure that the pinion 7 of the direction control is engaged with each of the pinions 8 integral in rotation with the slotted elements 11 . The slots here open outwards to facilitate manufacture and assembly, but they could be closed at both ends.
Sur la Fig. 7, on voit qu’une platine inférieure 3a du tambour 3 porte les pignons 15 solidaires en rotation des armatures 4a des pales, ainsi que les pignons 13 portants les doigts ou galets 12, montés dans des paliers borgnes 17 formés dans la base 3a du tambour. In Fig. 7, it can be seen that a lower plate 3a of the drum 3 carries the pinions 15 integral in rotation with the armatures 4a of the blades, as well as the pinions 13 carrying the fingers or rollers 12, mounted in blind bearings 17 formed in the base 3a of the drum.
La Fig. 8 illustre l’ensemble de la chaîne cinématique décrite pour chacune des trois pales, les différents éléments supports n’étant pas représentés. Fig. 8 illustrates the entire kinematic chain described for each of the three blades, the various support elements not being shown.
Sur la gauche de la Fig. 9, la position de la platine 10 est telle que les axes de rotation des pignons 8 et 13 sont alignés : en conséquence et comme expliqué, les pales 4 restent orientées parallèlement les unes aux autres avec une orientation absolue constante. L’amplitude d’oscillation est nulle. Sur la droite de la Fig. 9, la position de la platine 10 est telle que les axes de rotation des pignons 8, 13 sont décalés circonférentiellement ; en conséquence, la cinématique est telle que les pales oscillent en décrivant une loi de type trochoïdale au cours de la rotation du rotor. Plus la distance entre les axes de rotations des pignons 8, 13 est élevée, plus l’amplitude de cette oscillation augmente. On the left of Fig. 9, the position of the plate 10 is such that the axes of rotation of the pinions 8 and 13 are aligned: consequently and as explained, the blades 4 remain oriented parallel to each other with a constant absolute orientation. The amplitude of oscillation is zero. On the right of Fig. 9, the position of the plate 10 is such that the axes of rotation of the pinions 8, 13 are offset circumferentially; consequently, the kinematics is such that the blades oscillate while describing a law of the trochoidal type during the rotation of the rotor. The greater the distance between the axes of rotation of the pinions 8, 13, the greater the amplitude of this oscillation.
On obtient ainsi un rotor particulièrement fiable tout en étant compact notamment en direction axiale (avec seulement deux plans pour les trains de pignons, en laissant ainsi plus de place pour le dispositif de commande) et radiale (avec le report de l’excentrement vers l’intérieur par rapport aux points de montage des pales) et d’un poids abaissé. En outre, la platine XXX peut être d’un diamètre réduit. A particularly reliable rotor is thus obtained while being compact, in particular in the axial direction (with only two planes for the gear trains, thus leaving more room for the control device) and radial (with the transfer of the eccentricity towards the interior to blade mounting points) and lower weight. In addition, the XXX plate can be of a reduced diameter.
Le rotor décrit ci-dessus peut faire l’objet de nombreuses variantes et modifications : The rotor described above can be subject to many variants and modifications:
- en premier lieu, on peut combiner le pignon 8 et le disque à fente 11 en une seule pièce, pour contribuer encore au gain dimensionnel en direction axiale et au poids, - firstly, the pinion 8 and the slotted disc 11 can be combined in one piece, to further contribute to the dimensional gain in the axial direction and to the weight,
- les paires de pignons 7, 8 et 13, 15 en prise directe peuvent être remplacées par des paires de galets reliés par des chaînes ou courroies crantées respectives, étant observé que l’inversion cinématique qui en résulte est dédoublée donc inopérante (seuls les éléments 8, 11 , 13 tournant dans le sens opposé par rapport à ce que l’on a décrit plus haut), - the pairs of sprockets 7, 8 and 13, 15 in direct drive can be replaced by pairs of rollers connected by chains or respective toothed belts, it being observed that the resulting kinematic inversion is split and therefore inoperative (only the elements 8, 11, 13 rotating in the opposite direction compared to what was described above),
- la coopération fente 11 a/doigt 12 peut être inversée, le doigt 12 étant porté par le pignon 8 et le disque à fente 12 étant solidaire en rotation du pignon 13 (ou la fente étant intégrée à ce pignon). - The slot 11a/finger 12 cooperation can be reversed, the finger 12 being carried by the pinion 8 and the slotted disc 12 being integral in rotation with the pinion 13 (or the slot being integrated into this pinion).
Par ailleurs, indépendamment des mécanismes de transmission décrits plus haut et de la génération d’énergie in situ telle que décrite ci-dessus, on vise selon un autre aspect encore une structure de rotor comprenant trois arbres coaxiaux, à savoir l’arbre intérieur 6 déplaçable angulairement pour régler la direction de travail du rotor, l’arbre intermédiaire 5 ajustable en rotation pour commander le déplacement angulaire de la platine du dispositif de réglage de l’amplitude d’oscillation, et l’arbre extérieur 2 par lequel le rotor tourne par rapport à l’embase fixe 1 . L’arbre 2 est solidaire du tambour creux 2, de préférence étanche, abritant ladite platine et les dispositifs de transmission et sur une paroi duquel les pales sont montées pivotantes. La personne du métier saura prévoir pour la réalisation pratique du rotor décrit ici tout aménagement de guidage et de réduction des frottements tels que paliers, roulements, etc. et notamment ceux illustrés conventionnellement sur la Fig. 1 . Furthermore, independently of the transmission mechanisms described above and of the generation of energy in situ as described above, according to yet another aspect, a rotor structure comprising three coaxial shafts, namely the inner shaft 6 movable angularly to adjust the working direction of the rotor, the intermediate shaft 5 adjustable in rotation to control the angular displacement of the plate of the device adjustment of the amplitude of oscillation, and the outer shaft 2 by which the rotor rotates relative to the fixed base 1. The shaft 2 is integral with the hollow drum 2, preferably sealed, housing said plate and the transmission devices and on a wall of which the blades are pivotally mounted. A person skilled in the art will be able to provide, for the practical production of the rotor described here, any arrangement for guiding and reducing friction, such as bearings, bearings, etc. and in particular those illustrated conventionally in FIG. 1 .
On notera que, bien que la présente description soit dédiée à un propulseur d’engin marin, habité ou non, la présente invention vise toutes applications d’un rotor à pales orientables, notamment trochoidal. Que ce soit pour générer un flux de fluide ou pour en récupérer l’énergie. It will be noted that, although the present description is dedicated to a marine vehicle thruster, manned or not, the present invention is aimed at all applications of a rotor with steerable blades, in particular trochoidal. Whether it is to generate a flow of fluid or to recover its energy.

Claims

Revendications Claims
1 . Rotor fluidique, comprenant une structure tournante de rotor montée sur une embase et portant un ensemble de pales orientables capables d’osciller en relation avec la rotation de la structure tournante de rotor autour d’un axe de rotor, et un ensemble de transmission entre un arbre central du rotor et chacune des pales, apte à commander les variations d’inclinaison des pales lors de la rotation du rotor, l’ensemble de transmission comprenant une platine de commande mobile supportant un ensemble d’organes de transmission pour les pales respectives, platine dont la position angulaire détermine un angle maximal d’inclinaison des pales lors de la rotation du rotor, le rotor comprenant en outre un dispositif de commande comprenant un arbre d’entraînement solidaire d’un support des pales recevant l’ensemble de transmission, apte à être commandé par un moteur principal pour entraîner le rotor en rotation, et un arbre de réglage pour commander la position angulaire de la platine de commande, le dispositif de commande comprenant en outre une transmission de type réducteur/différentiel portée par l’embase et dont la position angulaire peut être commandée pour faire varier, au cours de la rotation du rotor, la position angulaire relative de l’arbre d’entraînement et de l’arbre de réglage et ainsi faire varier au cours de la rotation l’inclinaison angulaire maximale des pales. 1 . A fluidic rotor, comprising a rotating rotor structure mounted on a base and carrying a set of steerable blades capable of oscillating in relation to the rotation of the rotating rotor structure around a rotor axis, and a transmission assembly between a central shaft of the rotor and each of the blades, capable of controlling the variations in inclination of the blades during the rotation of the rotor, the transmission assembly comprising a movable control plate supporting a set of transmission members for the respective blades, plate whose angular position determines a maximum angle of inclination of the blades during the rotation of the rotor, the rotor further comprising a control device comprising a drive shaft integral with a support for the blades receiving the transmission assembly, adapted to be controlled by a main motor to drive the rotor in rotation, and an adjusting shaft to control the angular position of the control plate, the e control device further comprising a gearbox/differential type transmission carried by the base and whose angular position can be controlled to vary, during the rotation of the rotor, the relative angular position of the drive shaft and the adjustment shaft and thus vary during the rotation the maximum angular inclination of the blades.
2. Rotor selon la revendication 1 , comprenant des moyens de commande de l’orientation de l’arbre central pour déterminer l’orientation de travail du rotor eu égard au flux fluidique généré ou reçu. 2. Rotor according to claim 1, comprising means for controlling the orientation of the central shaft to determine the working orientation of the rotor with regard to the fluid flow generated or received.
3. Rotor selon la revendication 1 ou 2, lequel comprend un moteur principal porté par l’embase et en prise avec l’arbre d’entraînement. 3. Rotor according to claim 1 or 2, which comprises a main motor carried by the base and engaged with the drive shaft.
4. Rotor selon l’une des revendications 1 à 3, lequel comprend un moteur de réglage d’inclinaison maximale des pales porté par l’embase et en prise avec une cage de la transmission de type réducteur/différentiel. 4. Rotor according to one of claims 1 to 3, which comprises a motor for adjusting the maximum inclination of the blades carried by the base and engaged with a cage of the transmission of the reducer/differential type.
5. Rotor selon la revendication 2, lequel comprend un moteur de réglage de l’orientation de travail du rotor, porté par l’embase et en prise avec l’arbre ce central. 5. Rotor according to claim 2, which comprises a motor for adjusting the working orientation of the rotor, carried by the base and in engagement with the central shaft.
6. Rotor selon la revendication 2 ou 5, dans lequel les trois arbres sont coaxiaux. 6. Rotor according to claim 2 or 5, wherein the three shafts are coaxial.
7. Rotor selon la revendication 6, dans lequel trois moteurs, la transmission de type réducteur/différentiel et les moyens de mise en prise des moteurs avec les éléments associés sont répartis autour de l’axe commun des trois arbres. 7. Rotor according to claim 6, in which three motors, the gearbox/differential type transmission and the means for engaging the motors with the associated elements are distributed around the common axis of the three shafts.
8. Rotor selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de mise en prise comprennent des courroies crantées associées à des poulies et/ou pignons crantés. 8. Rotor according to claim 7, characterized in that the engagement means comprise toothed belts associated with pulleys and/or toothed sprockets.
9. Unité de propulsion comprenant un rotor selon l’une des revendications 1 à 8, l’embase étant configurée pour le montage du rotor dans un puits formé dans la coque d’un engin nautique habité ou non. 9. Propulsion unit comprising a rotor according to one of claims 1 to 8, the base being configured for mounting the rotor in a well formed in the hull of a nautical vehicle, manned or not.
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