La présente invention concerne les constructions navales et a notamment pour objet une hélice propulsive de navire à ailes portantes. The present invention relates to shipbuilding and in particular relates to a propeller propeller for a winged ship.
L'invention proposée peut être utilisée notamment dans l'étude et la fabrication d'hélices propulsives de navires à ailes portantes travaillant sur des arbres porte-hélice inclinés ( 0 = 12 à 160). The proposed invention can be used in particular in the study and manufacture of propellers of ships with bearing wings working on inclined propeller shafts (0 = 12 to 160).
I1 est également possible d'utiliser les hélices propulsives conformes à la présente invention sur d'autres navires rapides dont les arbres porte-hélice sont montés avec une grande inclinaison (# = = 12 à 160). It is also possible to use the propeller propellers in accordance with the present invention on other fast ships whose propeller shafts are mounted with a large inclination (# = = 12 to 160).
On connaît les hélices propulsives utilisées sur les navires à déplacement dont les ailes sont fortement allongées et inclinées en sens contraire du sens de rotation (hélice en flèche) à partir d'un rayon relatif r > 0,5 (rapport entre le rayon instantané et le rayon de l'hélice propulsive). The propellant propellers used on displacement ships are known, the wings of which are greatly elongated and inclined in the opposite direction to the direction of rotation (propeller in arrow) from a relative radius r> 0.5 (ratio between the instantaneous radius and the radius of the propeller).
Ces hélices propulsives sont montées sur des arbres porte-hélice qui n'ont pratiquement aucune inclinaison O); 0) l'angle d'écartement x des ailes est égale à une valeur de 5 à 600 sur les sections effectives r = 0,5 à 0,8 et ensuite jusqu'à l'extrémité de l'aile, où les vitesses d'afflux sur les ailes sont suffisamment grandes pour provoquer-la cavitation et l'érosion; dans la zone des sections voisines du pied d'aile et tout le long du rayon r < 0,5, l'écartement de l'aile est soit nul soit faible ( ffi ^~ 50). These propellers are mounted on propeller shafts which have practically no inclination O); 0) the spacing angle x of the wings is equal to a value of 5 to 600 on the effective sections r = 0.5 to 0.8 and then to the end of the wing, where the speeds d 'inflow on the wings are large enough to cause cavitation and erosion; in the area of the neighboring sections of the foot of the wing and all along the radius r <0.5, the spacing of the wing is either zero or small (ffi ^ ~ 50).
Ces hélices propulsives réunissent une technologie simple de fabrication et de hautes caractéristiques de résistance à l'érosion dans les conditions de travail des hélices de navires à déplacement dont les vitesses de marche sont relativement faibles. These propeller propellers combine simple manufacturing technology and high characteristics of resistance to erosion in the working conditions of propellers of displacement ships whose operating speeds are relatively low.
L'apparition et le développement des glisseurs et, plus tard, des navires à ailes portantes ont posé le problème de l'obtention des caractéristiques nécessaires de propulsion et de résistance à l'érosion des hélices propulsives fonctionnant dans les conditions de cavitation et d'irrégularité du courant résultant de l'inclinaison de l'arbre porte-hélice. The appearance and development of gliders and, later, of wing-bearing ships posed the problem of obtaining the necessary propulsion and erosion resistance characteristics of propulsion propellers operating under cavitation and irregularity of the current resulting from the inclination of the propeller shaft.
Le mode le plus répandu de transmission de la puissance du moteur à l'hélice propulsive des navires à ailes portantes est la transmission par l'intermédiaire d'arbres porte-hélice inclinés. La particularité du fonctionnement des hélices propulsives de navires à ailes portantes
montées sur des arbres porte-hélice inclinés réside en la présence de l'afflux oblique du courant sur les hélices propulsives et, par conséquent, en leur fonctionnement dans un champ de vitesses irrégulier à des vitesses élevées supérieures à 30 noeuds. Pendant le fonctionnement des hélices propulsives dans le champ de vitesses irrégulier, l'angle d'attaque des ailes de l'hélice propulsive varie en un tour dans une large plage et s'écarte notablement de la valeur optimale en fonction de l'angle induit (ou déflexion) et de la vitesse de marche du navire.The most common mode of transmitting engine power to the propeller on wing-wing ships is transmission through inclined propeller shafts. The peculiarity of the operation of propelling propellers of ships with bearing wings
mounted on inclined propeller shafts lies in the presence of the oblique current flow on the propeller propellers and, consequently, in their operation in an irregular speed field at high speeds greater than 30 knots. While the propellers are operating in the irregular speed field, the angle of attack of the propeller's wings varies within one revolution over a wide range and deviates significantly from the optimal value depending on the angle induced (or deflection) and the speed of the ship's march.
Ces variations des angles d'attaque (oC min = oLmax = +140) dans la zone des sections à travers le pied aboutissent aux phénomènes défavorables suivants:
- cavitation et érosion dans la zone des sections à travers le pied;
- réduction du rendement des hélices propulsives,
- vibration de l'hélice propulsive ellXe-même, transmise à l'extrémité arrière du navire.These variations in angles of attack (oC min = oLmax = +140) in the area of the sections through the foot lead to the following unfavorable phenomena:
- cavitation and erosion in the area of the sections through the foot;
- reduction in the efficiency of propellers,
- vibration of the ellixe propeller itself, transmitted to the aft end of the ship.
Sur les navires à ailes portantes, on utilisait initialement des hélices propulsives à ailes larges (nombre d'ailes Z = 3) qui assuraient un rendement relativement élevé : t = 0,6. Toutefois, les détériorations provoquées par l'érosion résultant de la cavitation et la faible durée de vie (entre 200 et 400 heures de marche) ont empêché leur utilisation sur une large échelle. On ships with bearing wings, propulsive propellers with wide wings were initially used (number of wings Z = 3) which ensured a relatively high output: t = 0.6. However, the deterioration caused by erosion resulting from cavitation and the short lifespan (between 200 and 400 hours of walking) prevented their use on a large scale.
La principale mesure appliquée pour lutter contre la cavitation et l'érosion des hélices propulsives des navires rapides (navires à ailes portantes, bateaux à coussin d'air, glisseurs) a consisté à réduire la charge sur les ailes en augmentant pour cela le nombre d'ailes jusqu'à Z = 5 à 6. C'est pourquoi le type principal d'hélices propulsives de navires à ailes portantes en utilisation à l'heure actuelle sont les hélices propulsives à ailes larges et multiples qui permettent de résoudre en même temps les problèmes liés à l'amélioration des caractéristiques de résistance à l'érosion et à la réduction de la vibration. Cependant, le rendement des hélices propulsives à ailes multiples (Z = 5 à 6) est de 4 à 5 S inférieur à celui des hélices propulsives à trois ailes. The main measure applied to combat cavitation and erosion of propulsive propellers of fast ships (ships with wings, air cushion boats, gliders) consisted in reducing the load on the wings by increasing the number of 'wings up to Z = 5 to 6. This is why the main type of propellers of bearing wing ships in use at present are the propellers of wide and multiple wings which allow to solve at the same time problems related to improving the characteristics of resistance to erosion and reduction of vibration. However, the efficiency of propellers with multiple wings (Z = 5 to 6) is 4 to 5 S lower than that of propellers with three wings.
On s'est donc proposé de mettre au point une hélice propulsive pour navire rapide, dans laquelle la forme de l'aile serait réalisée de façon à permettre de supprimer la cavitation et l'érosion des sections à travers le pied d'aile sans toutefois diminuer le rendement. It has therefore been proposed to develop a propeller propeller for fast ship, in which the shape of the wing would be produced so as to make it possible to suppress the cavitation and the erosion of the sections through the foot of the wing without however decrease the yield.
Le problème ainsi posé est résolu du fait que l'hélice propulsive pour navire rapide, du type comportant un moyeu monté sur un arbre porte-hélice incline, et des ailes fixées sur ledit moyeu et dont chacune est inclinée, suivant toute sa longueur, en sens contraire du sens de rotation de l'arbre porte-hélice, est caractérisée, suivant l'invention, en ce que l'angle d'écartement de l'arête d'entrée de la section en travers du pied d'aile, c'est-à-dire de l'angle formé par la tangente au point de l'arête d'entrée de cette section et une ligne perpendiculaire à l'axe géométrique du moyeu par rapport au même point, constitue 30 à 459, et que les angles d'inclinaison de l'arête d'entrée des sections suivantes de chaque aile augmentent progressivement. The problem thus posed is solved by the fact that the propeller propeller for fast ship, of the type comprising a hub mounted on a propeller shaft inclines, and wings fixed on said hub and each of which is inclined, along its entire length, in opposite direction of the direction of rotation of the propeller shaft, is characterized, according to the invention, in that the angle of separation of the entry edge of the section across the wing root, c '' i.e. the angle formed by the tangent to the point of the entry edge of this section and a line perpendicular to the geometric axis of the hub with respect to the same point, constitutes 30 to 459, and that the angles of inclination of the entry edge of the following sections of each wing gradually increase.
Sur l'hélice propulsive réalisée conformément à la présente invention, la cavitation et l'érosion sont sensiblement réduites surtout dans les sections du pied d'aile, tout en préservant le rendement propre aux hélices propulsives à petit nombre d'ailes. On the propellant propeller produced in accordance with the present invention, cavitation and erosion are significantly reduced, especially in the sections of the wing root, while preserving the performance specific to propeller propellers with a small number of wings.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lecture de la description explicative qui va suivre d'un mode de réalisation donné uniquement à titre d'exemple non limitatif avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels
- la figure 1 représente d'une manière schématique une hélice propulsive comportant un moyeu et présentant le contour redressé d'une aile à angle d'inclinaison orientée en sens contraire du sens de rotation;
- la figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de la figure 1.The invention will be better understood and other objects, details and advantages thereof will appear better on reading the explanatory description which follows of an embodiment given solely by way of nonlimiting example with reference to the drawings nonlimiting annexed in which
- Figure 1 schematically shows a propeller propeller having a hub and having the straightened outline of a wing with an angle of inclination oriented in the opposite direction to the direction of rotation;
- Figure 2 is a sectional view along II-II of Figure 1.
L'hélice propulsive est montée sur un arbre porte hélice à angle d'inclinaison 9 = 12 à 160. L'arbre porte-hélice n'est pas montré sur la figure, car
il ne fait pas l'objet de la présente invention.The propeller is mounted on a propeller shaft with angle of inclination 9 = 12 to 160. The propeller shaft is not shown in the figure, because
it is not the subject of the present invention.
L'hélice porpulsive comporte un moyen 1 (figure 1) et des ailes 2 fabriquées, dans l'exemple décrit, d'une seule pièce avec le moyeu 1. Le profil de la section de chaque aile 2 se présente sous forme d'un segment convexe-concave, comme il ressort de lafigure 2. The porpulsive propeller comprises a means 1 (FIG. 1) and wings 2 made, in the example described, in one piece with the hub 1. The section profile of each wing 2 is in the form of a convex-concave segment, as shown in Figure 2.
L'hélice-propulsive possède par exemple troisailes 2 dont les arêtes d'entrée sont inclinées en sens contraire du sens de rotation indiqué par la flèche A (figure 1).The propeller has for example three wings 2 whose inlet edges are inclined in the opposite direction to the direction of rotation indicated by arrow A (Figure 1).
L'angle d'inclinaison x de l'arête d'entrée de chaque aile 2 dans la section à travers le pied 3 de l'aile, c'est-à-dire l'angle formé par la tangente 4 au point de l'arête d'entrée de cette section et par une ligne 5 perpendiculaire à l'axe géométrique 6 du moyeu 1 au même point, est de 30 à 450, les angles d'inclinaison de l'arête d'entrée de chaque aile 2 allant an augmentant progressivement dans les sections suivantes et déterminés, par rapport à la ligne perpendiculaire à l'axe 6 dumoyeu 1, par la formule
x = Ar2 + Br - 6, = D tétant la distance entre/d'une part, la droite perpendilaire à la ligne de jonction de l'aile 2 au moyeu 1
sur le contour développé et allongé, et d'autre part,
l'arête d'entrée de l'ails 2 sur chaque
rayon;
D est le diamètre de l'hélice propulsive,égal à 2r;
r est le rayon relatif de la section, r =
r est le rayon de la section instantanée;
R est le rayon de l'hélice propulsive.The angle of inclination x of the entry edge of each wing 2 in the section through the foot 3 of the wing, that is to say the angle formed by the tangent 4 at the point of l entry edge of this section and by a line 5 perpendicular to the geometric axis 6 of the hub 1 at the same point, is from 30 to 450, the angles of inclination of the entry edge of each wing 2 going an gradually increasing in the following sections and determined, with respect to the line perpendicular to the axis 6 of the middle 1, by the formula
x = Ar2 + Br - 6, = D sucking the distance between / on the one hand, the straight line perpendicular to the junction line of wing 2 to hub 1
on the developed and elongated outline, and on the other hand,
the entry edge of the garlic 2 on each
Ray;
D is the diameter of the propeller, equal to 2r;
r is the relative radius of the section, r =
r is the radius of the instantaneous section;
R is the radius of the propeller.
A, B, C sont des coefficients numériques dont la valeur dépend de l'angle d'inclinaison de l'arbre portehélice, de la vitesse de marche, du régime de fonctionne- ment de l'hélice propulsive. Ainsi, par exemple, pour
une vitesse de marche du navire V = 30-35 noeuds et pour un angle d'inclinaison de l'arbre porte-hélice Y = 160, ces coefficients seront: A = 0,77,8 = 0,33,
C = 0,11. Ces valeurs sont déterminées par voie expérimentale.A, B, C are numerical coefficients, the value of which depends on the angle of inclination of the propeller shaft, the running speed, the operating speed of the propeller. So, for example, for
a ship's running speed V = 30-35 knots and for an angle of inclination of the propeller shaft Y = 160, these coefficients will be: A = 0.77.8 = 0.33,
C = 0.11. These values are determined experimentally.
L'hélice propulsive fonctionne de la manière suivante. The propeller works as follows.
L'écartement > = 30 à 450 de l'aile 2 dans la section à travers le pied d'aile et l'inclinaison suivant une loi optimale du reste de l'aile 2 créent, en combinaison avec l'aérodynamisme tridimensionnel du profil de la section de l'aile 2 et avec le mouvement rotatif dans un courant fortement dévié ( tua 120) , une redistribution sans à-coups, suivant l'arête d'entrée de l'aile 2, de la pression déplaçant le liquide suivant la génératrice de l'arête avant de l'aile 2. The spacing> = 30 to 450 of wing 2 in the section through the wing root and the inclination according to an optimal law of the rest of wing 2 create, in combination with the three-dimensional aerodynamics of the profile of the section of wing 2 and with the rotary movement in a strongly deviated current (tua 120), a smooth redistribution, according to the inlet edge of wing 2, of the pressure displacing the liquid according to the generator of the front edge of the wing 2.
En donnant aux ailes 2 de l'hélice propulsive ladite inclinaison, on obtient les effets suivants
- la cavitation sur les ailes apparaît à des vitesses d'afflux plus élevées que dans le cas des hélices propulsives classiques;
- les variations de la dépression et de la force portante résultant des variations des angles d'attaque des éléments de l'aile en un tour de l'hélice propulsive diminuent.By giving the wings 2 of the propeller said inclination, the following effects are obtained
- the cavitation on the wings appears at higher inflow speeds than in the case of conventional propellants;
- the variations of the depression and the load-bearing force resulting from the variations of the angles of attack of the elements of the wing in one turn of the propelling propeller decrease.
Ces effets influent d'une manière favorable sur le fonctionnement de l'hélice propulsive conforme à la présente invention dans un champ de vitesses irrégulier, tant en ce qui concerne la réduction et la suppression de la cavitation et de l'érosion que la diminution des vibrations et l'obtention d'un haut rendement. These effects favorably influence the functioning of the propeller in accordance with the present invention in an irregular velocity field, both with regard to the reduction and suppression of cavitation and erosion as well as the reduction of vibrations and obtaining a high efficiency.
Un modèle expérimental de l'hélice propulsive exécutée selon la présente invention a été fabriqué, monté et essayé sur un navire à ailes portantes pendant 70 heures de marche. On n'a pas constaté de détoriations dues à l'érosion. L'hélice propulsi-ve a confirmé son haut rendement. An experimental model of the propellant propeller executed according to the present invention was manufactured, mounted and tested on a ship with winged wings during 70 hours of operation. There were no detoriations due to erosion. The propellant propeller confirmed its high efficiency.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509655AFR2583709B1 (en) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | PROPULSIVE PROPELLER |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8509655AFR2583709B1 (en) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | PROPULSIVE PROPELLER |
| PCT/SU1985/000095WO1987003263A1 (en) | 1985-11-26 | 1985-11-26 | Propeller |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2583709A1true FR2583709A1 (en) | 1986-12-26 |
| FR2583709B1 FR2583709B1 (en) | 1987-12-31 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8509655AExpiredFR2583709B1 (en) | 1985-06-25 | 1985-06-25 | PROPULSIVE PROPELLER |
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2583709B1 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1365808A (en)* | 1919-09-29 | 1921-01-18 | Bert B Wood | Propeller |
| US3081826A (en)* | 1960-01-27 | 1963-03-19 | Loiseau Christophe | Ship propeller |
| US3226031A (en)* | 1962-10-31 | 1965-12-28 | Jr Raymond Prunty Holland | Induction propeller |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1365808A (en)* | 1919-09-29 | 1921-01-18 | Bert B Wood | Propeller |
| US3081826A (en)* | 1960-01-27 | 1963-03-19 | Loiseau Christophe | Ship propeller |
| US3226031A (en)* | 1962-10-31 | 1965-12-28 | Jr Raymond Prunty Holland | Induction propeller |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2583709B1 (en) | 1987-12-31 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
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