[0001] Dans les bateaux à moteurs, navires, paquebots, ferries ou bateau de plaisance à moteur intérieur, "in-bord", ou extérieur "hors-bord" les pales de l'hélice sont fixées à un moyeu d'hélice et sont immergées en position de service de propulsion du bateau.
[0002] En marche, le courant d'eau s'écoulant autour du moyeu de l'hélice peut provoquer un phénomène dit de cavitation qui use et endommage la partie des pales de l'hélice se trouvant à proximité du moyeu de l'hélice et le moyeu. Dans certains cas cette usure des parties des pales d'hélice proche du moyeu de l'hélice et de ce moyeu peut s'avérer plus intense et plus rapide que l'usure des parties périphériques des pales de l'hélice et nécessite un remplacement prématuré de l'hélice.
[0003] Par ailleurs, les phénomènes tourbillonnaires de l'écoulement de l'eau autour du moyeu de l'hélice font que la partie des pales de cette hélice située proche du moyeu, sur environ un tiers de l'étendue radiale des pales, ne participe que peu ou pas du tout à la propulsion du bateau d'où une perte de rendement.
[0004] La présente invention a pour but la réalisation d'un dispositif simple, robuste et peu onéreux pour augmenter le rendement de l'hélice et réduire cette usure du moyeu et de la partie centrale, proche du moyeu de l'hélice, des pales de l'hélice. Ce dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu d'une hélice de bateau a pour but d'éviter que l'eau s'écoulant autour de l'arbre d'hélice et du moyeu de l'hélice ne se décolle de la surface de ce moyeu de l'hélice, ce qui permet ainsi de réduire ou d'éviter les phénomènes de cavitation sur la partie centrale, proche du moyeu de l'hélice, des pales de l'hélice permettant d'augmenter son rendement et d'allonger la durée d'utilisation d'une hélice.
[0005] La présente invention a pour objet un dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu d'une hélice de navire qui se distingue par les caractéristiques énumérées à la revendication 1 ou à la revendication 8.
[0006] L'invention concerne également des formes particulières dudit dispositif comprenant les caractéristiques énumérées dans les revendications dépendantes.
[0007] Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple une forme d'exécution d'un dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu d'une hélice de bateau.
[0008] La fig. 1 illustre schématiquement et en coupe une partie de la poupe, ou partie arrière d'un navire, traversée par le carter d'arbre d'hélice dans lequel l'arbre d'hélice est pivoté à l'aide de paliers, cet arbre reliant un moteur non illustré au moyeu d'une hélice de propulsion du navire. Cette figure illustre l'état de l'art.
<tb>La fig.1a <sep>est une vue identique à la fig. 1mais comportant le dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu de l'hélice.
<tb>La fig. 2 <sep>est une vue partiellement en coupe et à plus grande échelle de la partie arrière du carter entourant l'arbre d'hélice muni du dispositif selon l'invention.
<tb>La fig. 3 <sep>est une vue similaire à la fig. 2mais vue de dessus et non pas de côté.
<tb>La fig. 4 <sep>est une coupe selon la ligne A-A de la fig. 2.
<tb>La fig. 5 <sep>est une vue en élévation similaire à la fig. 2.
[0009] La fig. 1 illustre partiellement et en coupe la partie arrière ou poupe d'un navire à moteur. On voit sur cette figure un carter d'arbre d'hélice 1 traversant la coque 2 du navire, ce carter d'arbre d'hélice 1 étant fixé à la coque 2 par des supports 3, 4, 5. Un arbre d'hélice ou de transmission 6 est pivoté dans ce carter d'arbre d'hélice 1 par des paliers 7, 8, 9 et relie l'arbre de sortie d'un moteur situé dans le navire (non illustré) au moyeu 10 d'une hélice comportant ici quatre pales 11. Cette hélice 10, 11 est solidaire de l'extrémité postérieure de l'arbre d'hélice pour être entraînée en rotation par celui-ci.
[0010] Dans les réalisations courantes existantes illustrées à la fig. 1, on voit que la partie arrière du carter d'arbre d'hélice 1 comporte plusieurs zones tronconiques a, b, allant en s'évasant vers l'arrière. Ces zones tronconiques de même que certaines formes bombées du moyeu de l'hélice peuvent provoquer un décollement de l'écoulement de l'eau autour du carter d'arbre d'hélice 1 et du moyeu de l'hélice engendrant un écoulement turbulent s'étendant autour du moyeu 10 de l'hélice et provoquant des tourbillons de fluide et pouvant provoquer de la cavitation dans la zone centrale c, proche du moyeu, des pales 11 de l'hélice 10, 11 entraînant une usure prématurée de ces pales 11 et empêchant ces zones des pales de l'hélice de contribuer à la propulsion du bateau.
[0011] Pour éviter ou réduire cette zone de turbulence on munit l'extrémité arrière du carter d'arbre d'hélice 1 d'un dispositif de canalisation du flux d'eau selon la présente invention comme cela est illustré aux fig. 1aet suivantes. Ce dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu 10 de l'hélice 10,11 réduit ou supprime cette zone de turbulence c comme illustré aux fig. 1a et suivantes, ce qui réduit ou supprime l'usure des pales de l'hélice dans leur partie centrale, proche du moyeu 10 de cette hélice et permet à cette zone des pales de l'hélice de participer à la propulsion du bateau, augmentant le rendement de l'hélice.
[0012] Ce dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu 10 de l'hélice d'un navire est constitué principalement par un anneau 20 entourant l'extrémité arrière du carter d'arbre d'hélice 1 juste en amont du moyeu 10 de l'hélice 10, 11. Cet anneau 20 présente en coupe longitudinale une forme en aile d'avion comportant une face interne plane et parallèle à son axe longitudinal et une face externe bombée. La forme de cette surface externe bombée est telle que la section longitudinale de la paroi de l'anneau 20 présente un bord avant arrondi, une épaisseur croissante dans environ un tiers avant de l'anneau et s'amincissant dans les deux tiers aval de l'anneau pour se terminer en biseau.
La paroi interne plane de l'anneau est parallèle à l'axe longitudinal de l'anneau et est disposée à une distance sensiblement constante pour un point donné de la surface extérieure du carter 1 d'arbre d'hélice. Généralement cet anneau 20 est situé autour d'une portion conique du carter 1 d'arbre d'hélice allant en s'évasant vers l'arrière de sorte que le passage libre situé entre la surface interne de l'anneau 20 et la surface extérieure du carter 1 de l'arbre d'hélice présente en coupe longitudinale une forme tronconique allant en s'évasant de l'aval vers l'amont de l'anneau 20.
[0013] Cet anneau 20 est relié au carter 1 de l'arbre d'hélice par des supports 21, deux, dans l'exemple illustré, se présentant sous la forme de parois s'étendant radialement à partir d'une génératrice du carter 1 d'arbre d'hélice jusqu'à une génératrice de la paroi interne de l'anneau. Ces supports 21 sont généralement soudés sur la surface externe du carter 1 d'arbre d'hélice et sur la surface interne de l'anneau 20.
[0014] Grâce à ce dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu 10 de l'hélice 10,11 les zones de turbulence en aval du dispositif, autour du moyeu 10 de l'hélice sont fortement réduites ou supprimées, la corrosion des pales de l'hélice est très sensiblement réduite et le rendement de l'hélice est augmenté.
[0015] L'anneau 20 de par sa forme et sa position a pour effet de réorienter et de canaliser l'écoulement de l'eau et de rendre cet écoulement sensiblement laminaire autour du moyeu 10 de l'hélice.
[0016] Dans l'exemple illustré l'anneau 20 est de forme générale circulaire du fait que la section droite du carter 1 de l'arbre d'hélice est également circulaire. Dans des variantes où ce carter 1 de l'arbre d'hélice serait non circulaire, la forme générale de l'anneau 20 serait sensiblement la même que celle du carter 1 d'arbre d'hélice.
[0017] On a par ailleurs constaté que du fait de la rotation de l'hélice 10, 11 l'écoulement de l'eau en amont de l'hélice, sur une certaine distance autour du carter 1 de l'arbre d'hélice, s'écoulait non pas linéairement le long du carter 1 mais subissait également une rotation autour de ce carter d'arbre d'hélice. Pour supprimer ou réduire cette rotation de l'écoulement d'eau autour du carter 1 d'arbre d'hélice et du moyeu 10 de l'hélice le présent dispositif présente dans la forme d'exécution illustrée des nervures 22 s'étendant de l'extrémité avant des supports 21 vers l'amont suivant des génératrices du carter 1 de l'arbre d'hélice. Ces nervures 22 sont constituées par des tôles ou plaques soudées le long d'une génératrice du carter 1 d'arbre d'hélice.
[0018] Ces nervures 22 peuvent être soudées au carter 1 le long d'une ligne en forme d'hélice autour du carter 1. Ceci permet de compenser la rotation de l'eau s'écoulant autour du carter 1 provoquée par la rotation de l'hélice.
[0019] Ces nervures 22 contribuent également à canaliser le flux d'eau et à diminuer ou supprimer les zones de turbulence autour du moyeu 10 de l'hélice 10, 11.
[0020] Le dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu 10 d'une hélice peut être adapté aux bateaux hors-bord. Dans ce cas l'anneau 20 est disposé juste en amont de l'hélice autour de l'embase du moteur hors-bord. Dans ce cas la forme de l'anneau 20 est sensiblement la même que celle de l'embase autour de laquelle il est fixé et présente en coupe longitudinale également un profil d'aile d'avion.
[0021] D'une manière générale le dispositif de canalisation du flux d'eau autour du moyeu d'une hélice en vue de réduire la corrosion de la partie centrale des pales de cette hélice et d'augmenter le rendement de cette hélice comporte un anneau fixé de préférence concentriquement à l'axe de l'hélice, en amont de celle-ci sur un carter d'arbre d'hélice ou l'embase de l'hélice, cet anneau présentant en coupe longitudinale la forme générale d'une coupe d'une aile d'avion.
[0022] On a remarqué que la présence de nervures 22 le long du carter d'arbre d'hélice 1, même sans anneau 20, permettait de réduire la rotation de l'écoulement de l'eau autour du moyeu de l'hélice et donc d'en diminuer l'usure et d'en augmenter le rendement.
In motor boats, ships, steamers, ferries or pleasure boats with an internal engine, "in-board" or "outboard", the propeller blades are attached to a propeller hub and are immersed in the propulsion service position of the boat.
Running, the flow of water flowing around the hub of the propeller can cause a so-called cavitation phenomenon that wears and damages the portion of the blades of the propeller located near the hub of the propeller and the hub. In some cases this wear of the parts of the propeller blades close to the hub of the propeller and this hub can be more intense and faster than the wear of the peripheral parts of the propeller blades and requires premature replacement. of the propeller.
Furthermore, the swirling phenomena of the flow of water around the hub of the propeller cause the portion of the blades of this propeller located near the hub, about one-third of the radial extent of the blades, participates little or not at all in the propulsion of the boat resulting in a loss of yield.
The present invention aims to provide a simple device, robust and inexpensive to increase the efficiency of the propeller and reduce the wear of the hub and the central part, close to the hub of the propeller, blades of the propeller. This device for channeling the flow of water around the hub of a boat propeller is intended to prevent the water flowing around the propeller shaft and the propeller hub from coming off the surface of this hub of the propeller, which thus makes it possible to reduce or avoid cavitation phenomena on the central part, close to the propeller hub, the blades of the propeller making it possible to increase its efficiency and to extend the duration of use of a propeller.
The present invention relates to a device for channeling the flow of water around the hub of a ship propeller which is distinguished by the characteristics listed in claim 1 or claim 8.
The invention also relates to particular forms of said device comprising the features listed in the dependent claims.
The accompanying drawing illustrates schematically and by way of example an embodiment of a device for channeling the flow of water around the hub of a boat propeller.
FIG. 1 illustrates schematically and in section a portion of the stern, or rear portion of a ship, through which the propeller shaft housing in which the propeller shaft is pivoted by bearings, this shaft connecting an engine not shown at the hub of a propulsion propeller of the ship. This figure illustrates the state of the art.
<tb> Fig.1a <sep> is a view identical to fig. 1but having the device for channeling the flow of water around the hub of the propeller.
<tb> Fig. 2 <sep> is a view partly in section and on a larger scale of the rear part of the casing surrounding the propeller shaft provided with the device according to the invention.
<tb> Fig. 3 <sep> is a view similar to FIG. 2but seen from above and not from the side.
<tb> Fig. 4 <sep> is a section along the line A-A of FIG. 2.
<tb> Fig. <Sep> is an elevational view similar to FIG. 2.
FIG. 1 illustrates partially and in section the rear part or stern of a motor ship. This figure shows a propeller shaft housing 1 passing through the hull 2 of the ship, this propeller shaft housing 1 being fixed to the hull 2 by supports 3, 4, 5. A propeller shaft or transmission 6 is pivoted in this propeller shaft housing 1 by bearings 7, 8, 9 and connects the output shaft of an engine located in the vessel (not shown) to the hub 10 of a propeller comprising here four blades 11. This propeller 10, 11 is secured to the rear end of the propeller shaft to be rotated by it.
In the existing current embodiments illustrated in FIG. 1, we see that the rear portion of the propeller shaft housing 1 has several frustoconical zones a, b, going flaring backwards. These frustoconical zones as well as some curved shapes of the hub of the propeller can cause a detachment of the flow of water around the propeller shaft housing 1 and the hub of the propeller generating a turbulent flow s' extending around the hub 10 of the propeller and causing swirls of fluid and may cause cavitation in the central zone c, close to the hub, blades 11 of the propeller 10, 11 causing premature wear of these blades 11 and preventing these areas of the blades of the propeller from contributing to the propulsion of the boat.
To avoid or reduce this turbulence zone is provided with the rear end of the propeller shaft housing 1 of a water flow channeling device according to the present invention as shown in Figs. 1a and following. This device for channeling the flow of water around the hub 10 of the propeller 10, 11 reduces or eliminates this turbulence zone c as illustrated in FIGS. 1a and following, which reduces or eliminates the wear of the blades of the propeller in their central part, close to the hub 10 of this propeller and allows this area of the blades of the propeller to participate in the propulsion of the boat, increasing the efficiency of the propeller.
This device for channeling the flow of water around the hub 10 of the propeller of a ship consists mainly of a ring 20 surrounding the rear end of the propeller shaft housing 1 just upstream of the hub. 10 of the propeller 10, 11. This ring 20 has in longitudinal section an airfoil shape having a plane inner face and parallel to its longitudinal axis and a convex outer face. The shape of this curved outer surface is such that the longitudinal section of the wall of the ring 20 has a rounded front edge, an increasing thickness in about one third before the ring and thinner in the two-thirds downstream of the ring. ring to end bevel.
The flat inner wall of the ring is parallel to the longitudinal axis of the ring and is disposed at a substantially constant distance for a given point of the outer surface of the propeller shaft housing 1. Generally this ring 20 is located around a conical portion of the propeller shaft casing 1 flaring rearwardly so that the free passage located between the inner surface of the ring 20 and the outer surface of the casing 1 of the propeller shaft has in longitudinal section a frustoconical shape flowing from the downstream upstream of the ring 20.
This ring 20 is connected to the casing 1 of the propeller shaft by supports 21, two, in the example shown, in the form of walls extending radially from a crankcase generator 1 propeller shaft to a generatrix of the inner wall of the ring. These supports 21 are generally welded to the outer surface of the propeller shaft casing 1 and to the inner surface of the ring 20.
With this device for channeling the flow of water around the hub 10 of the propeller 10,11 the areas of turbulence downstream of the device, around the hub 10 of the propeller are greatly reduced or eliminated, the corrosion propeller blades are very significantly reduced and the propeller efficiency is increased.
The ring 20 by its shape and its position has the effect of redirecting and channeling the flow of water and make this substantially laminar flow around the hub 10 of the propeller.
In the illustrated example the ring 20 is generally circular in that the cross section of the casing 1 of the propeller shaft is also circular. In variants where this casing 1 of the propeller shaft would be non-circular, the general shape of the ring 20 would be substantially the same as that of the casing 1 of the propeller shaft.
It has also been found that due to the rotation of the propeller 10, 11 the flow of water upstream of the propeller, for a certain distance around the casing 1 of the propeller shaft , flowed not linearly along the housing 1 but was also rotated around this propeller shaft housing. To eliminate or reduce this rotation of the water flow around the propeller shaft casing 1 and the propeller hub 10 the present device has in the illustrated embodiment ribs 22 extending from the front end of the supports 21 upstream along the generatrices of the casing 1 of the propeller shaft. These ribs 22 are constituted by sheets or plates welded along a generatrix of the casing 1 of the propeller shaft.
These ribs 22 may be welded to the casing 1 along a helical line around the casing 1. This makes it possible to compensate for the rotation of the water flowing around the casing 1 caused by the rotation of the casing 1. the propeller.
These ribs 22 also contribute to channeling the water flow and to reduce or eliminate the turbulence zones around the hub 10 of the propeller 10, 11.
The device for channeling the flow of water around the hub 10 of a propeller can be adapted to outboard boats. In this case the ring 20 is disposed just upstream of the propeller around the base of the outboard motor. In this case the shape of the ring 20 is substantially the same as that of the base around which it is fixed and also has in longitudinal section an airfoil profile.
In general, the device for channeling the flow of water around the hub of a propeller to reduce the corrosion of the central portion of the blades of this propeller and to increase the efficiency of this propeller comprises a ring preferably concentrically attached to the axis of the propeller, upstream thereof on a propeller shaft housing or the base of the propeller, this ring having in longitudinal section the general shape of a cut of an airplane wing.
It was noted that the presence of ribs 22 along the propeller shaft casing 1, even without ring 20, allowed to reduce the rotation of the flow of water around the hub of the propeller and to reduce the wear and increase the yield.