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Title:
PROPELLER WITH INTERACTIVE BLADES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/091100
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a propeller with interactive blades which brings an improvement to prior art propellers. In prior art, each blade braces individually the fluid (air, water, or other fluids) without any interaction between the blades: the work of one blade only reinforces the work of another by simple addition. The propeller with interactive blades reinforces the action of the blades by causing them to interact in pairs via the fluid wherein they operate. The propeller with interactive blades consists in doubling each blade. Each blade now consists of two blades (a rear blade and a front blade, called interactive blades). Said blades rotate integrally about a common axis, at the same speed and in the same direction on two parallel but separate rotational planes, the lower surface of the front blade (AV) facing the upper surface of the rear blade (AR).

Inventors:
CADIOU YVES (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/000674
Publication Date:
November 06, 2003
Filing Date:
March 03, 2003
Export Citation:
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Assignee:
CADIOU YVES (FR)
International Classes:
B64C11/16; B64C11/48; (IPC1-7): B64C11/48; B64C11/16
Foreign References:
US1889717A1932-11-29
GB550117A1942-12-23
GB433989A1935-08-23
DE400007C1924-08-11
DE1270958B1968-06-20
US1954309A1934-04-10
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Claims:
Revendications
1. Hélice dont chaque pale est constituée de deux pales (une « pale avant » et une « pale arrière », dites « pales interactives ») qui tournent solidairement, autour d'un mme axe, à la mme vitesse et dans le mme sens sur deux plans de rotation parallèles mais distincts, l'intrados de la « pale avant » faisant face à l'extrados de la « pale arrière », caractérisée en ce que la « pale avant » attaque le fluide sous un angle d'incidence supérieur à celui de la « pale arrière », pour que l'écoulement du fluide autour de chacune de ces deux pales soit favorisé par l'autre pale ou pour que le fluide qui passe entre ces deux pales soit accéléré par effet Venturi.
2. Hélice dont chaque pale est constituée de deux pales (une « pale avant » et une « pale arrière », dites « pales interactives ») qui tournent solidairement, autour d'un mme axe, à la mme vitesse et dans le mme sens sur deux plans de rotation parallèles mais distincts, l'intrados de la « pale avant » faisant face à l'extrados de la « pale arrière », caractérisée en ce que la distance qui sépare le bord d'attaque de la « pale avant » et celui de la « pale arrière » est égale ou supérieure à la distance qui sépare le bord de fuite de la « pale avant » et celui de la « pale arrière », pour que l'écoulement du fluide autour de chacune de ces deux pales soit favorisé par l'autre pale ou pour que le fluide qui passe entre ces deux pales soit accéléré par effet Venturi.
3. Hélice dont chaque pale est constituée de deux pales (une « pale avant » et une « pale arrière », dites « pales interactives ») qui tournent solidairement, autour d'un mme axe, à la mme vitesse et dans le mme sens sur deux plans de rotation parallèles mais distincts, l'intrados de la « pale avant » faisant face à l'extrados de la « pale arrière », caractérisée en ce que l'intervalle où passe le fluide entre la « pale avant » et la « pale arrière » est de mme largeur ou plus large à son entrée qu'à sa sortie, pour que l'écoulement du fluide autour de chacune de ces deux pales soit favorisé par l'autre pale ou pour que le fluide qui passe entre ces deux pales soit accéléré par effet Venturi.
4. Hélice selon les revendications 1,2 ou 3 ci. dessus caractérisée en ce que les pales interactives sont à pas variable, ou seulement l'une des pales interactives est à pas variable.
5. Hélice selon les revendications 1,2 ou 3 ci. dessus caractérisée en ce que l'écartement entre les pales interactives est variable.
6. Hélice selon les revendications 1,2 ou 3 ci. dessus caractérisée en ce que les pales sont triplées (voire plus), c'est. à. dire que chaque pale est constituée de trois (voire plusieurs) pales interactives : entre la « pale avant » et la « pale arrière », l'on intercale une (voire deux ou plusieurs) « pale (s) intermédiaire (s) ».
7. Hélice selon les revendications 1, 2 ou 3 ci. dessus caractérisée en ce que les pales interactives sont reliées entre elles en un ou plusieurs endroit (s) de leur longueur, ou à leur extrémité.
Description:
Hélice à pales interactives Description L'hélice à pales interactives améliore la technique actuelle des hélices.

Comme les hélices actuelles, elle travaille dans un fluide gazeux ou liquide (air, eau, ou autres fluides), elle déplace ou lève l'engin mobile porteur de l'hélice (avion, hélicoptère, autogire, hydroglisseur, bateau, etc), ou elle déplace le fluide dans un engin fixe (tuyère, turbine, séchoir, ventilateur, hydrojet, etc).

Il est entendu que, comme les hélices actuelles, l'hélice à pales interactives est équilibrée autour de son axe de rotation : la description suivante considère acquis cet équilibrage autour de l'axe de rotation. De plus, comme les hélices actuelles, l'hélice à pales interactives peut tre bipale, tripale, quadripale, etc.

En l'état actuel de la technique, une hélice est constituée de pales qui tournent autour d'un axe dans un seul plan perpendiculaire à cet axe. Chaque pale brasse individuellement le fluide sans qu'il y ait interaction des pales : le travail de l'une ne renforce le travail de l'autre que par simple addition. L'hélice à pales interactives renforce l'action des pales en les faisant interagir deux à deux par l'intermédiaire du fluide où elles travaillent.

L'hélice à pales interactives consiste à doubler chaque pale, comme schématisé sur les figures 1 et 2. Chaque pale est maintenant constituée de deux pales (une « pale avant » et une « pale arrière » qui sont désignées respectivement par 1 et 2 sur les figures 1 et 2). Ces pales tournent solidairement, autour d'un mme axe, à la mme vitesse et dans le mme sens sur deux plans de rotation parallèles mais distincts, l'intrados de la « pale avant » faisant face à l'extrados de la « pale arrière », comme indiqué en coupe sur la figure 2.

La figure 2 est la section A-A de la figure 1. La figure 2 montre en 3 le bord d'attaque de la pale avant, en 4 le bord d'attaque de la pale arrière, en 5 l'extrados de la pale avant, en 6 l'extrados de la pale arrière, en 7 l'intrados de la pale avant, en 8 l'intrados de la pale arrière, en 9 le bord de fuite de la pale avant, en 10 le bord de fuite de la pale arrière.

La « pale avant » 1 et la « pale arrière » 2 interagissent par l'entremise du fluide où elles travaillent.

Ces pales interactives renforcent mutuellement leur action, parce que : A-le bord d'attaque 4 de la « pale arrière » 2 dévie une partie du fluide vers l'intrados 7 de la « pale avant » 1, où la pression se trouve ainsi plus forte que sur l'intrados d'une pale isolée en l'état actuel de la technique ; B-devant l'extrados 6 de la « pale arrière » 2, le fluide est canalisé par l'intrados 7 de la « pale avant » 1 : la dépression sur l'extrados 6 est ainsi maintenue et, par conséquent, le décrochage apparaît à vitesse plus lente ou à incidence plus grande que sur une pale isolée actuelle.

Mais surtout, l'on peut positionner les pales pour que le passage entre elles soit moins large à la sortie qu'à l'entrée, c'est-à-dire que les parois du passage constitué par l'extrados 6 et l'intrados 7 se resserrent progressivement de l'entrée vers la sortie. Ceci crée un effet Venturi. L'une ou l'autre des trois façons suivantes, qui donnent le mme résultat dans les trois cas, sont utilisables pour obtenir l'effet Venturi :

a) la « pale avant » 1 est positionnée pour attaquer le fluide sous un angle d'incidence supérieur à celui de la « pale arrière » 2 ; b) la distance qui sépare le bord d'attaque 3 de la « pale avant » 1 et le bord d'attaque 4 de la « pale arrière » 2 est, par construction, supérieure à la distance qui sépare le bord de fuite 9 de la « pale avant » 1 et le bord de fuite 10 de la « pale arrière » 2 ; c) l'intervalle où passe le fluide entre la « pale avant » 1 et la « pale arrière » 2 est, par construction, plus large à son entrée qu'à sa sortie.

Les trois procédés ci-dessus sont en définitive les mmes.

L'effet Venturi est connu mais n'a jamais encore été appliqué aux pales d'hélices.

Par ce procédé, le fluide est accéléré dans son passage entre les deux pales interactives. Il en résulte des phénomènes favorables, qui s'ajoutent aux bénéfices A et B déjà notés : C-le fluide accéléré entre les deux pales 1 et 2 gagne en énergie cinétique, donc en force propulsive, proportionnellement au carré de sa vitesse ; D-le fluide, accéléré jusqu'à sa sortie entre les deux bords de fuite 9 et 10, crée à cet endroit une aspiration qui va dans le sens de l'écoulement du fluide et qui attire le fluide avoisinant ; cette aspiration augmente la dépression sur l'extrados 5 : gain de portance pour la pale 1 ; E-pour la mme cause qu'au paragraphe D, le décrochage sur l'extrados 5 apparaît à vitesse plus lente ou à incidence plus grande que sur une pale isolée actuelle ; F-gain non-négligeable sur l'extrados 6 à l'approche du bord de fuite 10, la pale 2 gagne en portance parce qu'à la sortie du Venturi le fluide tend à reprendre son sens d'écoulement initial perpendiculaire à l'axe de rotation mais qu'il le fait après avoir été accéléré par effet Venturi.

Les pratiquants de la navigation à voile connaissent l'ensemble des observations mentionnées ci-dessus, qui se retrouvent dans l'interaction de deux voiles. Cependant, les voiles sont d'épaisseur constante, non profilées : la possibilité de donner aux pales un meilleur profil permet de tirer un meilleur parti du mme phénomène.

Les variantes ou améliorations suivantes pourront tre apportées : le pas variable, pour l'une des pales interactives ou les deux ; l'écartement variable entre les pales interactives ; le triplement des pales (voire plus qu'un triplement), c'est-à-dire que chaque pale est constituée de trois (voire plusieurs) pales interactives comme indiqué sur la figure 4 : entre la « pale avant » 1 et la « pale arrière » 4, l'on intercale une (voire deux ou plusieurs) « pale (s) intermédiaire (s) » 2 et 3 ; - la fixation des pales interactives entre elles en un ou plusieurs endroit (s) de leur longueur, ou à leur extrémité ; ceci est schématisé sur la figure 3 : le passage ouvert entre l'intrados 7 de la « pale avant » 1 et l'extrados 6 de la « pale arrière » 2 prend la forme d'un tunnel ou d'une fente (ou plusieurs) dont l'entrée 11 est plus large que la sortie 12 ;

la pale ne se partage que partiellement en deux pales interactives : elle est conforme à la technique antérieure sur une partie de sa longueur et conforme à la présente invention sur une autre partie de sa longueur.

L'utilité de l'hélice à pales interactives, comparée aux hélices actuelles, est principalement de donner la mme portance ou force propulsive pour une vitesse de rotation moindre, ou encore de donner une meilleure portance ou force propulsive pour une mme vitesse de rotation. Conséquences : - pour tout engin fixe où mobile, diminution du bruit et des vibrations dus aux pales parce que la vitesse de rotation est moindre que celle des hélices actuelles ; - le décrochage (ou la cavitation en milieu liquide) est retardé (e) ; - meilleure réponse aux variations de régime, plus de souplesse de manoeuvre que n'en permettent les hélices actuelles ; - avec le pas variable la position « en drapeau » présente moins de traînée parce que la pale arrière est déventée par la pale avant ; - pour les hélicoptères (et idem pour les avions à hélices), augmentation de la vitesse maximale de l'aéronef, parce qu'en diminuant la vitesse du rotor l'on retarde le risque de « mur du son » en bout de pale ; Les profils des pales, leurs dimensions, leurs angles d'incidence, leur écartement, etc, seront à définir selon l'usage recherché.