CH91268A - Method for improving the efficiency of a propeller and apparatus for carrying out the method. - Google Patents

Method for improving the efficiency of a propeller and apparatus for carrying out the method.

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CH91268A
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Etienne Oehmichen
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Etienne Oehmichen
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
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Description

  

  Procédé pour améliorer le rendement -d'une hélice et dispositif pour la mise  en pratique du procédé.    Cette invention se     rapporte    aux hélices pro  pulsives et     sustentatrices    et a pour but de  réduire l'influence mutuelle nuisible des  pales, de permettre d'augmenter dans une  proportion quelconque le nombre et la lar  geur de celles-ci et d'améliorer le rendement  des hélices     existantes.     



  On sait qu'en arrière de tout corps en  mouvement dans un milieu fluide, règne  une dépression qui dépend de la vi  tesse de marche.     Cette    dépression tend  à être comblée par les remous cir  culaires     antéro-postérieurs    constitués par  des filets marchant en sens inverse du  corps en mouvement et provenant de la  partie avant soumise à une surpression. Ces  filets suivent la surface du corps et     tendent.,     sans jamais y arriver, à rétablir l'équilibre  des pressions autour du corps en question.  



  Ces courants d'équilibre restant insuffi  sants, une dépression persiste à la partie  postérieure, et le     résultat    en est l'appel d'une    onde nommée par l'invention "onde clé  suite."  Ce     qui    se passe pour un corps quelcon  que, se produit également pour une pale  d'hélice en rotation.     Chaque    pale est suivie  d'une oncle de suite qui tourne dans son plan  et dont chaque molécule constitutive est     ani-          rnée    d'une vitesse d'autant plus faible due  cette molécule retarde davantage sur la pale  en question.  



  L'onde est d'autant plus forte et s'étend  d'autant plus en arrière que la surface trans  versale de la pale est. plus grande.  



  Si donc, l'hélice comporte soit un. grand  nombre de pales, soit des pales larges, soit  enfin     des    pales nombreuses et larges, lors  que la vitesse de rotation atteindra     une    cer  taine valeur, chaque pale travaillera     -dans     l'onde do suite de la pale précédente. Elle  attaquera donc des molécules, qui, au lieu  d'être au repos, seront en mouvement dans  le     même    sens     qu'elle-même,    et il en résul  tera une diminution d'efficacité relative qui      se     i.raduira    par une perte dans l'effort de  traction. .  



  Ce fait explique la nécessité où l'on se       trouve,    en particulier, de ne constituer les  hélices aériennes qu'avec un nombre très  faible de     pales    très étroites et l'impossibilité  pratique de     faire,    des hélices     polybranches    à  grande surface, qui sont les seules convena  bles quand on recherche de grands     effort..-          de    traction pour une puissance motrice fai  ble, comme c'est le, cas dans les hélices     sus-          tentatrices    ou hélices d'hélicoptère.  



  La présente invention a pour objet, un  procédé qui consiste à     imprimer        aux    molé  cules du fluide qui vont, entrer entre les       palés    de l'hélice un mouvement de sens con  traire à, celui des pales.

   Par<B>ce</B> procédé, la       formation    des "ondes de suite" derrière les  pales est: contrariée et     réduite        considf@rah@e-          ment,    si     I'inv@@nfion    est appliquée à,     une     lice usuelle à deux branches le rendement:  de l'hélice est augmenté en     conséquence;     d'autre part, il devient possible d'utiliser  avec un bon rendement des hélices ayant  des pales nombreuses ou à grande sur face.  



  L'invention a aussi pour objet un dis  positif pour la. mise en application     de.    c e  procédé, qui comporte la combinaison avec  une hélice     propulsive    ou     sustent-atrice        cl'un     organe rotatif appelé peigne et ayant des       bras    rayonnants, ce peigne étant. placé près  du dos de     l'hélice,    ayant.     même    axe de     rota:-          tion    que l'hélice, et tournant en sens con  traire de celle-ci.  



  Les bras de ce peigne impriment, aux  molécules     du    fluide, avant qu'elles soient.  sollicitées par les pales de, l'hélice à être en  traînées à leur suite, le mouvement opposé  convenable pour contrarier la,     formation    des  oncles de suite.  



  Le dessin représente, à titre d'exemple:  dans les     fig.    1. et 2 en élévation et en coupe       axiale    une hélice aérienne et un peine fou       sur    l'arbre de cette hélice,     servant.    à donner       au,.    molécules d'air la direction et la. vitesse  voulues; '  dans les fi;. 3 et 4 une hélice combinée  avec un peigne commandé;    clans la     fig.    5 en perspective une     combi-          naison    (le deux hélices tournant. en sens in  verses, l'une d'elles servant. de peigne.  



  Si l'on place près du dos d'une hélice,       c'est-à.-dire    du côté opposé à sa face     d'a.tt:a-          que,    soit. au-dessus d'une hélice     sustentatrice          quelconque,    ou en avant d'une     hélice    pro  pulsive, 1, un peigne à.

   bras rayonnants ",  constitués par des palettes droites et minces,       convergeant    vers l'axe de rotation (le l'hélice  et aboutissant à, un moyeu fou sur cet axe       (fig.        i    et 2), on constate que quand l'hélice       tourne,    ce     peigne    tend à, tourner     automa.-          tiqueinent    en sens inverse de l'hélice et.

       que     sa     vitesse    de rotation tend vers une limite  constante, telle que le chemin parcouru par  les     extrémilés    des bras du peigne soit     d'en-          viroa    six mètres à la     seconde.    En     mk@ce          lencps.        l'effort    de     -lrartion    de     l'lïr@lire        aul--          mente.     



       Cette    rotation     provient    du fait due     clia-          que    branche du peigne est sollicitée,     d'une     part, par la pression atmosphérique et.,     d'au-          tre        part,    par la dépression dorsale des pales  successives. Il en résulte, un couple de rota  tion qui détermine la marche inverse du  peigne.  



       D'autre    part, les molécules d'air aspirées  par l'hélice sont obligées, pour parvenir jus  qu'à. elle de traverser les secteurs constitué  par les bras du peigne.     Comme    celui-ci  tourne en sens inverse (le l'hélice, elles pren  nent elles-mêmes une vitesse absolue. de sens  inverse. La constitution de l'onde de     suite     est ainsi considérablement gênée     puisque    les  molécules d'air reçoivent automatiquement.  une vitesse inverse de celle qu'elles     doivent     prendre pour accompagner la portion dor  sal des pales en mouvement.  



  Si la vitesse du peigne est bien     el isie.     on     arrivera    même à annuler     complètement     l'oncle de suite, ce qui     permettra    (le     rl@ve-          lopper    indéfiniment la     valeur        totale    (le la  surface portante, et     d'arriver,    par exemple, à.  des efforts de sustentation     trés    élevé, pour  une puissance motrice réduite s'il s'agit d'un  hélicoptère.      La     vitesse    limite vers laquelle les pointes  du peigne fou tendent à marcher dans l'air  est de six mètres à la seconde.

   Elle est.<B>(le</B>  65 cm dans l'eau.  



  La     vitesse    de     65    cm dans l'eau est la  même     que    celle à laquelle se propagent les  ondes ou rides circulaires provoquées à la  surface des eaux tranquilles par le jet d'une  pierre. Il semble que clans l'un et l'autre. cas  ces chiffres de six mètres et de 65 cm expri  ment précisément la valeur de propagation  île l'oncle de, comblement dans le fluide con  sidéré.  



  L'emploi du peigne, aux vitesses péri  piiériques appropriées, donne des résultats       avantageux    aussi bien clans l'eau que. dans  l'air.  



  11 va de soi que. pour plus (le régularité,  le mouvement. du peigne peut être     (,ont-          mandé        (fig.    3 et 4) par le mécanisme     même     qui actionne l'hélice et ceci, au moyen     d'un     dispositif (le transmission quelconque, tel  par exemple, qu'un jeu d'engrenage con  venablement     établi,    et qui n'est pas re  présenté.  



  La forme (les pales du peigne petit être  variée et l'on peut même envisager     l'adjonc-          tion    d'une couronne périphérique qui en re  lie les extrémités, bien que cette adjonction  semble de peu d'efficacité. Il importe. seule  ment que les bras du peigne aient sensible  ment. même profil que le bord     dit    clos des  pales d'hélice et que le jeu entre le peigne  et     1'liélice    sur toute la longueur des bords  adjacents de leurs bras et de leurs pales,  soit réduit. au minimum.

   Il y a intérêt clans       certains    cas à incliner les branches du peigne  pour leur donner une légère attaque et ceci,  particulièrement dans les hélices propul  sives, c'est-à-dire animées d'un     mouvement     de translation; en outre, la vitesse périphé  rique ne doit pas. dépasser la limite à, la  quelle se propagent les, oncles d'accompagne  ment dans le fluide considéré.  



  On pourrait aussi, par exemple, donner  au peigne la forme d'une hélice     polybranclie          2z        (fig.    5) constituée de la façon suivante:  le nombre des pales est le même que celui    (les lames du peigne et     chaque    lame est dis  posée     de,    telle sorte que son bord inférieur  (clans le cas     d'une    hélice     sustentatrice)    soit  très rapproché (lu bord supérieur de     l'hélice     principale et     que    les profils de ces     deux          bords    soient sensiblement de     même    forme.

    Dans de telles conditions l'hélice supérieur  (qui tourne naturellement en sens inverse  (le, l'autre) peut jouer dans une certaine me  ure le     rfe    de peigne pour l'hélice inférieure       linisqu'elle        entraîne    une oncle d'accompagne  ment dans son propre plan et en sens inverse        < le    l'onde qui tend à se     constituer    clans     Plié-          lice    inférieure dont la marche est     inverse.     



  <B>Le</B>     rendement        maximum.        d'un    tel disposi  tif sera, atteint lorsque la,     vitesse        périplié        ri-          qiie        sera        voisine    de la vitesse de propagation  (le l'onde (le     comblement    clans le milieu con  sidéré.     Autrement,        dit    la combinaison de  deux hélices de pas     inverses,        superposée,          t,oiirnaiit    en sens contraires l'un par rapport  à.

       l'aui,re    et disposées (le manière que les  profils des bords     adjacents    de leurs pales       i        cfll.ilignes    se     juxtaposent    sensiblement et.       avec    le minimum possible (le ,jeu.     permet     jusqu'à, un certain point l'emploi d'un grand       nombre    de pales,     c'est-à-dire    d'une surface       portante    ou poussante de grandes dimen  sions, et concentrée en un volume restreint       autour    dû l'axe de rotation, sans pour cela.

    que l'on ait à redouter les pertes     claies    à. l'in  fluence mutuelle     clesdites    surfaces.  



  11 va de soi que les pas des hélices ne  sont. pas forcément les mêmes; il convient.  même     d'adopter    un pas plus élevé pour.  l'Hélice supérieure dont la marche     petit    être       atilomatique        oui    commandée.



  A method for improving the efficiency of a propeller and apparatus for carrying out the method. This invention relates to pro pulsing and lift propellers and its object is to reduce the harmful mutual influence of the blades, to make it possible to increase in any proportion the number and the width thereof and to improve the efficiency of the blades. existing propellers.



  We know that behind any moving body in a fluid environment there is a depression which depends on the speed of walking. This depression tends to be filled by the antero-posterior circular eddies formed by threads running in the opposite direction to the moving body and coming from the front part subjected to an overpressure. These threads follow the surface of the body and tend, without ever succeeding, to restore the balance of pressures around the body in question.



  These equilibrium currents remaining insufficient, a depression persists in the posterior part, and the result is the invocation of a wave called by the invention "wave key continuation." What happens for any body, also happens for a rotating propeller blade. Each blade is followed by an uncle in succession which turns in its plane and of which each constituent molecule is anirnated at a speed which is all the slower due to this molecule lagging more on the blade in question.



  The wave is all the stronger and extends all the more backwards as the transverse surface of the blade is. bigger.



  If so, the helix has either one. large number of blades, either wide blades, or finally many wide blades, when the speed of rotation reaches a certain value, each blade will work in the following wave of the preceding blade. It will therefore attack molecules which, instead of being at rest, will be moving in the same direction as itself, and this will result in a decrease in relative efficiency which will result in a loss in the traction force. .



  This fact explains the necessity in which we find ourselves, in particular, of constituting the aerial propellers only with a very small number of very narrow blades and the practical impossibility of making polybranch propellers with a large surface area, which are the only suitable when high traction forces are sought for low motive power, as is the case in lifting propellers or helicopter propellers.



  The present invention relates to a process which consists in imparting to the molecules of the fluid which will enter between the blades of the propeller a movement in the opposite direction to that of the blades.

   By <B> this </B> process, the formation of the "follow waves" behind the blades is: thwarted and considerably reduced, if the inv @@ nfion is applied to, a usual bending at two branches the efficiency: of the propeller is increased accordingly; on the other hand, it becomes possible to use with good efficiency propellers having many blades or large surface area.



  The invention also relates to a positive dis for the. implementation of. This method, which comprises the combination with a propeller propeller or sustent-atrice cl'un rotating member called comb and having radiating arms, this comb being. placed near the back of the propeller, having. same axis of rotation as the propeller, and rotating in the opposite direction to it.



  The arms of this comb print, on the molecules of the fluid, before they are. solicited by the blades of, the propeller to be dragged after them, the opposite movement suitable to thwart the formation of uncles on.



  The drawing shows, by way of example: in fig. 1. and 2 in elevation and in axial section an aerial propeller and a crazy penalty on the shaft of this propeller, serving. to give to ,. air molecules the direction and the. desired speed; 'in the fi ;. 3 and 4 a propeller combined with a controlled comb; in fig. 5 in perspective a combination (the two propellers rotating in opposite directions, one of them serving as a comb.



  If one places near the back of a propeller, that is to say on the side opposite to its face of a.tt: a- que, that is to say. above any lift propeller, or in front of a pro pulsing propeller, 1, a comb at.

   radiating arms ", formed by straight and thin paddles, converging towards the axis of rotation (the propeller and ending in, a loose hub on this axis (fig. i and 2), we see that when the propeller turns , this comb tends to turn automatically in the opposite direction to the propeller and.

       that its speed of rotation tends towards a constant limit, such that the path covered by the ends of the arms of the comb is about six meters per second. In mk @ ce lencps. the effort of -lrartion of reading it further.



       This rotation results from the fact that the branch of the comb is stressed, on the one hand, by atmospheric pressure and, on the other hand, by the dorsal depression of the successive blades. This results in a torque which determines the reverse operation of the comb.



       On the other hand, the air molecules sucked in by the propeller are forced, to reach up to. it to cross the sectors formed by the arms of the comb. As the latter rotates in the opposite direction (the propeller, they themselves take an absolute speed. In the opposite direction. The formation of the follow-on wave is thus considerably hampered since the air molecules automatically receive one. speed opposite to that which they must take to accompany the dor sal portion of the moving blades.



  If the speed of the comb is correct. we will even succeed in completely canceling the uncle immediately, which will allow (the rl @ ve- lopper indefinitely the total value (the bearing surface, and to arrive, for example, at. very high lifting forces, for reduced motive power in the case of a helicopter The speed limit towards which the tips of the mad comb tend to walk in the air is six meters per second.

   It is. <B> (the </B> 65 cm in the water.



  The speed of 65 cm in water is the same as that at which the circular waves or ripples propagate on the surface of still waters caused by the throwing of a stone. It seems that they are both. These figures of six meters and 65 cm precisely express the value of propagation to the uncle of, filling in the fluid considered.



  The use of the comb at the appropriate peripheral speeds gives advantageous results both in water and. in the air.



  It goes without saying that. for more (the regularity, the movement of the comb can be (, requested (fig. 3 and 4) by the very mechanism which actuates the propeller and this, by means of a device (any transmission, such by example, that a suitably established gear set, and which is not shown.



  The shape (the blades of the comb may be varied and one can even consider the addition of a peripheral ring which binds the ends together, although this addition seems to be of little efficiency. It is only important. that the comb arms have substantially the same profile as the so-called closed edge of the propeller blades and that the clearance between the comb and the propeller over the entire length of the adjacent edges of their arms and blades be reduced. at least.

   There is an advantage in certain cases in inclining the branches of the comb to give them a slight attack, particularly in propellers, that is to say animated by a translational movement; in addition, the peripheral speed must not. exceed the limit at which the accompanying uncles propagate in the fluid considered.



  We could also, for example, give the comb the shape of a 2z polybranched propeller (fig. 5) constituted as follows: the number of blades is the same as that (the blades of the comb and each blade is arranged from , such that its lower edge (in the case of a lift propeller) is very close (the upper edge of the main propeller and that the profiles of these two edges are substantially of the same shape.

    Under such conditions the upper propeller (which naturally turns in the opposite direction (the, the other) can play to a certain extent the rfe of the comb for the lower propeller linis that it involves an accompanying uncle in his proper plane and in the opposite direction to the wave which tends to form in the lower fold, the course of which is reversed.



  <B> The </B> maximum yield. of such a device will be reached when the periplied velocity riquiie is close to the propagation velocity (the wave (the filling in the medium considered. In other words, the combination of two helices of opposite steps, superimposed, t, oiirnaiit in opposite directions with respect to.

       the other and arranged (the way that the profiles of the adjacent edges of their blades i cfll.ilignes are juxtaposed appreciably and. with the minimum possible (the, play. allows up to a certain point the use of a large number of blades, that is to say of a bearing or pushing surface of large dimensions, and concentrated in a small volume around the axis of rotation, without for that.

    that one has to fear the hurdles losses. the mutual influence of said surfaces.



  It goes without saying that the pitches of the propellers are not. not necessarily the same; it suits. even to adopt a higher pitch for. The upper propeller, the step of which may be atomic yes ordered.

 

Claims (1)

REVENDICATIONS 1 Procédé pour améliorer le rendement d'une hélice et permettre d'utiliser avan tageusement des hélices à, pales nom- bretwes ou de grande surface, consistant ïï. imprimer aux molécules du fluide qui vont. entrer entre les pales de l'hélice un mouvement de sens contraire à celui des pales. CLAIMS 1 A method of improving the efficiency of a propeller and allowing the advantageous use of propellers with large blades or large surface areas, consisting of. print to the fluid molecules that go. enter between the propeller blades a movement in the opposite direction to that of the blades. <B>II</B> Dispositif pour la mise en pratique du procédé suivant la revendication 1, carac térisé par la combinaison d'une hélice et d'un organe rotatif appelé. peigne et ayant (les bras rayonnants, ce peigne étant placé près du dos de l'hélice, ayant même axe de rotation que l'hélice et tournant en sens contraire de celle-ci. <B> II </B> Device for carrying out the process according to claim 1, characterized by the combination of a propeller and a rotating member called. comb and having (the radiating arms, this comb being placed near the back of the propeller, having the same axis of rotation as the propeller and rotating in the opposite direction of the latter. SOUS-REVENDICATIONS 1 Dispositif suivant la revendication 11, dans lequel le peigne est libre de tour- ner sur son axe et est naturellement rnis en rotation en sens inverse de l'Hélice sous l'influence de la succion du fluide mis en mouvement par cette hélice. 2 Dispositif suivant la revendication 11, dans lequel les bords adjacents des pales de l'hélice et des bras du peigne ont des. SUB-CLAIMS 1 Device according to claim 11, in which the comb is free to rotate on its axis and is naturally rotated in the opposite direction to the propeller under the influence of the suction of the fluid set in motion by this propeller. 2 Device according to claim 11, wherein the adjacent edges of the propeller blades and the comb arms have. formes conjugées de façon que sur toute léur longueur ces bords passent très. près l'un de l'autre. 3 Dispositif suivant la revendication 11, clans lequel le peigne est relié à l'hélice par une transmission de mouvement de façon qu'il est obligé positivement de tourner clans le sens contraire. de l'hélice. Dispositif suivant la revendication<B>il,</B> clans lequel les bras du peigne ont la forme de pales d'hélice et ont une incli naison inverse de celle des pales de. l'hé lice principale. forms combined so that over the entire length these edges pass very. close to each other. 3 Device according to claim 11, in which the comb is connected to the propeller by a transmission of movement so that it is positively forced to rotate in the opposite direction. of the propeller. Device according to claim <B> 11, </B> in which the arms of the comb are in the form of propeller blades and have an inclination opposite to that of the blades. the main propeller. Dispositif suivant la revendication II et la sous-revendication 4, dans lequel le pas de l'inclinaison des bras du peigne est plus grand que le. pas de l'hélice. A device according to claim II and subclaim 4, in which the pitch of the inclination of the arms of the comb is greater than the. no propeller.
CH91268D 1919-03-04 1920-02-21 Method for improving the efficiency of a propeller and apparatus for carrying out the method. CH91268A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3549271A (en) * 1967-10-12 1970-12-22 Hidetsugu Kubota Backflow recovery propeller device
US4867643A (en) * 1988-05-19 1989-09-19 Appleton Arthur I Fan blade apparatus

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