FR2791949A1 - Hydro-static propulser for marine vessel has double flow with secondary stage to accelerate water flow - Google Patents

Abstract

The hydro-static propulser for a marine vessel has a double flow with a secondary stage (2) for high speeds. In the first stage (1) a gas glow through a convergent-divergent nozzle causes a vacuum which accelerates the water at the inlet. The second stage flow causes a high pressure greater than that in the divergent section. This causes a greater acceleration of the flow.

Description

_-1 La présente invention concerne une unité hydro-stato propulseur marin_-1 The present invention relates to a marine propellant hydro-stato unit

à double flux pour embarcations, o le premier étage (1) permet le démarrage de l'embarcation et l'amorçage du  double flow for boats, where the first stage (1) allows the boat to start and the

deuxième étage (2), destiné aux plus grandes vitesses.  second stage (2), intended for higher speeds.

La propulsion d'embarcations courantes s'effectue généralement par l'intermédiaire d'une  The propulsion of current boats is generally carried out via a

hélice ou d'une turbine, et dans certains cas particuliers avec un statoréacteur sous-marin.  propeller or turbine, and in some special cases with an underwater ramjet.

La présence d'une hélice en rotation peut présenter un danger de blessures profondes pour les personnes ou les animaux aquatiques évoluants aux environs de l'embarcation, de  The presence of a rotating propeller can present a danger of serious injury to people or aquatic animals moving around the boat,

même que la présence d'une turbine pour les plus petits animaux.  same as the presence of a turbine for the smallest animals.

Les statoréacteurs sous-marins ne présentent pas les risques de blessures graves que peuvent provoquer les hélices ou turbines. Mais leur mauvaise efficacité aux faibles vitesses les rend inadaptés aux manoeuvres lentes des embarcations et empêche tout démarrage, et l'adjonction d'une injection de gaz supersonique, pour palier à ces problèmes d'efficacité, nécessite une gestion des gaz compliquée, onéreuse, avec un mauvais rendement du fait du  Underwater ramjet engines do not pose the risk of serious injury from propellers or turbines. But their poor efficiency at low speeds makes them unsuitable for slow boat maneuvers and prevents any starting, and the addition of a supersonic gas injection, to overcome these efficiency problems, requires complicated, expensive gas management, with poor performance due to

caractère irréversible de la détente du gaz supersonique.  irreversible nature of the expansion of the supersonic gas.

L'unité hydro-stato propulseur comprend deux étages: L'étage primaire possède une admission primaire d'eau (3), une arrivée primaire de gaz sous pression (4) avec une chambre de tranquillisation (5), un convergent primaire (6) et une  The hydro-stato propellant unit comprises two stages: The primary stage has a primary water inlet (3), a primary pressurized gas inlet (4) with a stilling chamber (5), a primary convergent (6 ) and an

tuyère primaire d'éjection divergente(8).  divergent primary ejection nozzle (8).

Le gaz sous pression arrive dans la chambre de tranquillisation (5), ce qui permet d'uniformiser le flux de gaz sous pression, puis il est accéléré par le convergent primaire (6), en restant subsonique. Il se crée une dépression au niveau du col (7) qui accélère l'eau de  The pressurized gas arrives in the stilling chamber (5), which makes it possible to standardize the flow of pressurized gas, then it is accelerated by the primary convergent (6), remaining subsonic. A depression is created at the level of the neck (7) which accelerates the water of

l'admission primaire (3).primary admission (3).

L'eau de l'admission primaire et le gaz arrivent dans la tuyère primaire (8) pour former un jet biphasique actif. Un mélangeur (9), fixe ou mobile, s'il ne présente pas de contre-indication à son existence, peut être installé dans la tuyère divergente primaire (8) pour mieux uniformiser la  The primary intake water and the gas arrive in the primary nozzle (8) to form an active two-phase jet. A mixer (9), fixed or mobile, if it has no contraindication to its existence, can be installed in the primary diverging nozzle (8) to better standardize the

solution biphasique eau-gaz.biphasic water-gas solution.

L'étage primaire (1) génère un déplacement d'eau dans l'unité hydro- stato propulseur, exerçant une force opposée au jet, quelque soit la vitesse initiale de I 'embarcation, même si elle  The primary stage (1) generates a displacement of water in the hydro-propellant unit, exerting a force opposite to the jet, whatever the initial speed of the boat, even if it

est nulle, et provoque une déplacement de l'eau dans le second étage.  is zero, and causes a displacement of the water in the second stage.

L'étage secondaire se compose d'une admission secondaire d'eau (10), d'un divergent secondaire (11), d'un diffuseur de gaz sous pression (12) et d'une tuyère secondaire d'éjection  The secondary stage consists of a secondary water inlet (10), a secondary divergent (11), a pressurized gas diffuser (12) and a secondary ejection nozzle

convergente (13).convergent (13).

Le déplacement de l'eau dans l'étage secondaire provoque une surpression dans la section la plus grande du divergent secondaire (11). Le gaz sous pression est injecté avec une vitesse subsonique après le divergent secondaire (11), et il ne peut se détendre que dans la tuyère secondaire convergente (13). Le gaz en se détendant entraîne l'eau présente en un jet -2- biphasique actif dans la tuyère secondaire convergente (13). Un mélangeur (14) fixe ou mobile, s'il ne présente pas de contre-indication à son existence, peut être installé dans la tuyère  The displacement of the water in the secondary stage causes an overpressure in the largest section of the secondary divergent (11). The pressurized gas is injected with a subsonic speed after the secondary divergent (11), and it can only relax in the converging secondary nozzle (13). The expanding gas entrains the water present in an active two-phase jet -2- in the converging secondary nozzle (13). A fixed or mobile mixer (14), if there is no contraindication to its existence, can be installed in the nozzle

secondaire convergente (13) afin de mieux uniformiser la solution biphasique eau-gaz.  secondary converging (13) to better standardize the two-phase water-gas solution.

L'étage secondaire (2) génère un déplacement d'eau dans l'unité hydrostato propulseur, exerçant une force opposée au jet. Mais l'étage secondaire a besoin d'une vitesse initiale de l'eau de l'admission secondaire pour l'amorcer. Cette vitesse initiale de l'eau de l'admission primaire peut être obtenue soit par la vitesse initiale de l'embarcation, ou par le jet biphasique de l'étage primaire. Le pilotage des pressions d'alimentation en gaz des deux étages se fait de façon indépendante ou non, afin d'optimiser les différentes phases de fonctionnement (démarrage,  The secondary stage (2) generates a displacement of water in the hydrostatic propellant unit, exerting a force opposite to the jet. But the secondary stage needs an initial speed of the secondary intake water to prime it. This initial speed of the primary intake water can be obtained either by the initial speed of the boat, or by the two-phase jet of the primary stage. The control of the gas supply pressures of the two stages is done independently or not, in order to optimize the different operating phases (start-up,

accélération, vitesse stabilisée,...).  acceleration, stabilized speed, ...).

Dans des utilisations spécifiques, le gaz sous pression peut être remplacé par un liquide sous pression. Si le gaz sous pression utilisé est un gaz non polluant, et que la structure de l'unité hydro- stato propulseur ne comporte pas de pièce en mouvement, donc ne possède pas de système de lubrification, I'unité hydro-stato propulseur peut être utilisé sur des plans d'eau  In specific uses, the pressurized gas can be replaced by a pressurized liquid. If the pressurized gas used is a non-polluting gas, and the structure of the hydro-stato propellant unit does not include a moving part, therefore does not have a lubrication system, the hydro-stato propellant unit can be used on bodies of water

protégés, o toutes pollutions sont proscrites.  protected, where all pollution is prohibited.

L'unité hydro-stato propulseur peut être à géométrie fixe ou variable, afin de faire varier les sections en fonction de la pression des gaz et de la vitesse relative à l'eau. La position des étages peut être fixe (fig. 1) ou mobile (fig. 2), coaxiale (fig. 1), en parallèle (fig. 3), en série (fig. 4 et 5), ou montés séparément, en fonction du comportement souhaité de l'unité hydro-stato  The hydro-stato propeller unit can be of fixed or variable geometry, in order to vary the sections as a function of the gas pressure and the speed relative to the water. The position of the stages can be fixed (fig. 1) or mobile (fig. 2), coaxial (fig. 1), in parallel (fig. 3), in series (fig. 4 and 5), or mounted separately, in depending on the desired behavior of the hydro-stato unit

propulseur (poussée dynamique en fonction de la vitesse).  propellant (dynamic thrust as a function of speed).

La forme globale d'une unité hydro-stato propulseur peut être de révolution (fig. 1)ou être  The overall shape of a hydro-stato propellant unit can be of revolution (fig. 1) or be

de forme oblongue, avec une ou plusieurs unités (fig. 7).  oblong, with one or more units (fig. 7).

Le premier étage peut avoir une admission radiale (fig. 6).  The first stage may have a radial inlet (fig. 6).

Un système de volets mobiles (fig. 8) permettent d'inverser le sens de la poussée.  A system of movable flaps (fig. 8) allows the direction of the thrust to be reversed.

L'unité hydro-stato propulseur peut être fabriquée par moulage ou usinage d'alliages  The hydro-stato propellant unit can be manufactured by molding or machining of alloys

ferriques, d'alliages d'aluminium, de matières plastiques ou composites.  ferric, aluminum alloys, plastics or composites.

Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux embarcations o la présence d'une hélice est déconseillée. Son utilisation est particulièrement adaptée aux plans d'eau protégés, o aucune matière polluante n'est acceptée, par l'utilisation d'un gaz sous  The device according to the invention is particularly intended for boats where the presence of a propeller is not recommended. Its use is particularly suitable for protected water bodies, where no polluting material is accepted, by the use of a gas under

pression non polluant.non-polluting pressure.

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Claims (7)

REVENDICATIONS 1- Dispositif pour propulser des embarcations utilisant un gaz sous pression comme source d'énergie et l'eau ambiante comme vecteur propulsif, caractérisé par le fait que le gaz peut être détendu à vitesse subsonique dans deux étages: le primaire convergent-divergent qui permet  1- Device for propelling boats using a pressurized gas as an energy source and ambient water as a propellant, characterized in that the gas can be expanded at subsonic speed in two stages: the convergent-divergent primary which allows l'amorcçage du secondaire divergent-convergent.  the initiation of the divergent-convergent secondary. 2- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'étage primaire convergent-  2- Device according to claim 1 characterized in that the primary stage converge- divergent s'amorce avec une vitesse de l'eau d'admission primaire nulle.  divergent initiates with zero primary intake water velocity. 3- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'étage secondaire divergent-  3- Device according to claim 1 characterized in that the secondary stage diverge- convergent s'amorce avec une vitesse relative de l'eau non nulle, engendrée soit par la vitesse  converge starts with a non-zero relative speed of water, generated either by the speed propre de l'embarcation, soit par le jet induit par l'étage primaire convergent-divergent.  clean of the boat, either by the jet induced by the convergent-divergent primary stage. 4- Dispositif selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le pilotage des pressions  4- Device according to claim 1 characterized in that the control of pressures d'alimentation des deux étages en gaz peut être isobare ou indépendant.  gas supply of the two stages can be isobaric or independent. - Dispositif selon la revendication 1, la revendication 2 et la revendication 3 caractérisé par le fait que les étages primaire et secondaire peuvent être indépendants ou configurés selon toutes les combinaisons possibles (un seul étage ou deux, montés en parallèle, coaxiale ou en série). 6- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les deux étages peuvent être fixes  - Device according to claim 1, claim 2 and claim 3 characterized in that the primary and secondary stages can be independent or configured according to all possible combinations (a single stage or two, mounted in parallel, coaxial or in series) . 6- Device according to claim 1 characterized in that the two stages can be fixed ou mobiles l'un par rapport à l'autre.  or mobile relative to each other. 7- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les étages peuvent être à  7- Device according to claim 1 characterized in that the floors can be géométrie fixe ou variable.fixed or variable geometry. 8- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la géométrie globale du dispositif  8- Device according to claim 1 characterized in that the overall geometry of the device peut être de révolution ou de forme oblongue, avec une ou plusieurs unités.  can be of revolution or oblong, with one or more units. 9- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la force de propulsion peut être inversée par le déplacement de volets mobiles qui dirige le jet biphasique actif vers le sens opposé. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le gaz sous pression peut être  9- Device according to claim 1 characterized in that the propelling force can be reversed by the movement of movable flaps which directs the active two-phase jet towards the opposite direction. Device according to Claim 1, characterized in that the gas under pressure can be remplacé par un liquide sous pression.  replaced by a pressurized liquid. -4- I 1- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le dispositif est non polluant avec  -4- I 1- Device according to claim 1 characterized in that the device is non-polluting with l'utilisation d'un gaz sous pression non polluant.  the use of a non-polluting pressurized gas.