FR2999523A1 - Ship e.g. underwater machine, has stop flange including permanent magnet unit in periphery of flange so as to form revolving machine rotor, and winding unit that forms revolving machine stator - Google Patents

Abstract

The ship has a propulsion chain provided with an axial load recall stop system (1). A stop flange (5) includes a permanent magnet unit (9) in the periphery of the flange so as to form a revolving machine rotor. A winding unit (10) forms a revolving machine stator. The winding unit is carried by a stop casing (6) with respect to the permanent magnets units of the flange. The winding unit is carried by an inner face of the stop casing.

Description

Navire du type comportant une chaîne de propulsion La présente invention concerne un navire propulsé par un système de lignes d'arbres/hélices. En règle générale, ce navire est soit un engin sous-marin soit un bâtiment de surface. Par la suite, seule l'application à l'engin sous-marin sera décrite. De tels engins comportent une chaîne de propulsion munie d'au moins un système de butée de reprise des efforts axiaux générés par l'hélice qui permet d'assurer la propulsion de cet engin.The present invention relates to a vessel propelled by a system of shaft lines / propellers. As a general rule, this vessel is either an underwater vehicle or a surface vessel. Subsequently, only the application to the underwater vehicle will be described. Such machines comprise a propulsion chain provided with at least one stop system for taking up the axial forces generated by the propeller which makes it possible to propel this machine.

D'une façon générale, un tel système de butée comporte notamment : un carter fixé rigidement à la coque de l'engin sous-marin, des paliers assurant la liaison pivot d'un arbre de transmission, un collet de transmission des efforts axiaux de poussée suivant l'axe longitudinal de l'arbre, ce collet étant porté par cet arbre monté en liaison pivot dans le carter, des patins de reprise des efforts du collet fixés au carter, et des moyens de liaison et d'accouplement avec d'une part des moyens de motorisation de la chaîne de propulsion, constitués par exemple par un ou plusieurs moteurs électriques de propulsion et d'autre part avec la ligne d'arbre ou d'arbres d'entraînement. Les moteurs électriques de propulsion de ce type, sont calculés et dimensionnés pour avoir un rendement optimal lorsqu'ils sont utilisés dans de conditions nominales de propulsion de l'engin. En revanche, lorsqu'ils fonctionnent dans des plages éloignées de ces conditions nominales, comme c'est assez souvent le cas, le rendement de ces moteurs chute de manière très significative, ce qui a un impact négatif sur l'autonomie de l'engin sous-marin et ses capacités opérationnelles. On a déjà proposé dans l'état de la technique, un certain nombre de solutions pour tenter d'intégrer des moyens de motorisation supplémentaires à bord de tels engins sous- marins. Mais une telle intégration a jusqu'à présent été extrêmement difficile voire impossible, en raison des contraintes extrêmement sévères notamment de poids et d'encombrement de tels moyens de motorisation. En effet l'allocation de place à bord de l'engin sous-marin, octroyée aux moyens de propulsion, est relativement réduite.In general, such a stop system comprises in particular: a housing fixed rigidly to the hull of the underwater vehicle, bearings providing the pivot connection of a transmission shaft, a collar for transmitting the axial forces of thrust along the longitudinal axis of the shaft, this collar being carried by this shaft mounted in pivot connection in the housing, the recovery of the striker forces of the flanges attached to the housing, and connecting means and coupling with d ' part of the motorization means of the propulsion chain, constituted for example by one or more propulsion electric motors and secondly with the shaft line or drive shafts. Electric propulsion motors of this type, are calculated and sized to have optimum performance when used in nominal propulsion conditions of the machine. On the other hand, when they operate in ranges far from these nominal conditions, as is quite often the case, the efficiency of these engines drops very significantly, which has a negative impact on the autonomy of the machine submarine and its operational capabilities. It has already been proposed in the state of the art, a number of solutions to try to integrate additional motorization means on board such underwater vehicles. But such integration has so far been extremely difficult or impossible, because of the extremely severe constraints including weight and size of such motorization means. Indeed the allocation of space aboard the underwater vehicle, granted to the propulsion means, is relatively small.

De même le poids est un facteur important dans ce contexte. D'autres solutions ont consisté à intégrer les moyens de propulsion ailleurs que dans l'engin sous-marin proprement dit. On pourra par exemple se reporter au document US-8 074 592 qui décrit une solution d'intégration externe. Mais ces propositions n'ont pour l'instant pas donné pleinement satisfaction. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un navire du type comportant une chaîne de propulsion munie d'au moins un système de butée de reprise des efforts axiaux sur la chaîne, comportant un collet de butée, caractérisé en ce que le collet de butée comporte en outre à sa périphérie, des moyens en forme d'aimants permanents de manière à former un rotor de machine tournante, et en regard de ceux-ci, des moyens en forme de bobinage formant un stator de la machine tournante. Selon d'autres caractéristiques du navire suivant l'invention, prises seules ou en combinaison : - les moyens en forme de bobinage sont portés par un carter de butée en regard des aimants permanents du collet, et - les moyens en forme de bobinage sont portés par la face interne du carter de butée.Similarly weight is an important factor in this context. Other solutions have been to integrate the propulsion means other than in the underwater vehicle itself. For example, reference may be made to US Pat. No. 8,074,592, which describes an external integration solution. But these proposals have not yet given full satisfaction. The object of the invention is therefore to solve these problems. For this purpose, the subject of the invention is a vessel of the type comprising a propulsion chain provided with at least one stop system for taking up axial forces on the chain, comprising an abutment collar, characterized in that the collar of The abutment further comprises at its periphery, means in the form of permanent magnets so as to form a rotating machine rotor, and facing them, means in the form of a winding forming a stator of the rotating machine. According to other characteristics of the ship according to the invention, taken alone or in combination: the means in the form of a winding are carried by a thrust housing opposite the permanent magnets of the collar, and the means in the form of a winding are worn through the inner face of the thrust housing.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en en se référant au dessin annexé, qui représente une vue en coupe schématique de côté d'un système de butée de reprise des efforts axiaux sur une chaîne de propulsion d'un navire tel qu'un engin sous-marin selon l'invention.The invention will be better understood from the following description given solely by way of example and with reference to the appended drawing, which shows a schematic sectional side view of a resumption stop system. axial forces on a propulsion chain of a ship such as an underwater vehicle according to the invention.

On a illustré sur cette figure un système de butée de reprise des efforts axiaux sur une chaîne de propulsion d'un engin sous-marin. Comme indiqué précédemment d'autres types de navires tels que des bâtiments de surface peuvent être envisagés. Ce système est désigné par la référence générale 1 sur cette figure et comporte une portion d'arbre de transmission désignée par la référence générale 2, qui comporte à ses extrémités des moyens d'accouplement respectivement 3 et 4, au reste de la chaîne de propulsion de l'engin. Ces moyens d'accouplement comportent par exemple des moyens connus sous le nom de « tourteaux », dont l'un 3, permet le raccordement à des moyens de motorisation électrique tels que par exemple un moteur électrique principal de l'engin sous-marin et dont l'autre par exemple 4, permet le raccordement à une ligne d'arbre ou d'arbres de l'engin sous-marin. Dans sa partie intermédiaire, cette portion d'arbre de transmission 2 comporte des moyens formant collet de butée de reprise d'efforts, désignés par la référence générale 5 sur cette figure. Ces moyens formant collet sont, d'une façon générale, bien connus dans l'état de la technique. Ces moyens formant collet de butée sont en fait reçus dans un carter de butée fixé rigidement à la coque de l'engin sous-marin et étant désigné par la référence générale 6 sur cette figure. Ce carter est associé à des moyens formant palier assurant la liaison pivot de la transmission, ces moyens formant palier étant désignés par la référence générale 7 sur cette figure. De façon classique également, le collet de butée de reprise des efforts axiaux est reçu à rotation dans le carter 6 et est associé à des patins de butée principale désignés par la référence générale par exemple 8 sur cette figure. Selon l'invention, le collet de butée comporte en outre à sa périphérie, des moyens en forme d'aimants permanents. Ceci est illustré sur cette figure dans laquelle les aimants permanents prévus à la périphérie du collet de butée 5 sont désignés par exemple par la référence générale 9. Ainsi par exemple des aimants permanents sont régulièrement répartis à la périphérie de ce collet. Ces aimants permanents 9 sont prévus en regard de moyens en forme de bobinage désignés par la référence générale 10 sur cette figure et portés par le carter et plus particulièrement par la surface interne de celui-ci, tournée vers le collet de butée. Ces moyens formant bobinage entourent alors le collet de butée 5 en étant espacés de celui-ci et des aimants permanents, de façon classique, par un entrefer. Ces moyens formant bobinage sont alors raccordés à des moyens d'alimentation électrique afin de constituer un stator de machine tournante dont le rotor est constitué par le collet de butée et ses aimants permanents. On conçoit alors que le collet remplit deux fonctions, l'une classique, de reprise des efforts axiaux sur la chaîne de propulsion de l'engin sous-marin, et l'autre qui est de constituer des moyens de motorisation, par exemple auxiliaires, intégrés dans le carter de réception de celui-ci.This figure illustrates a stop system for taking up axial forces on a propulsion chain of an underwater vehicle. As mentioned above, other types of vessels such as surface vessels can be considered. This system is designated by the general reference 1 in this figure and comprises a transmission shaft portion designated by the general reference 2, which comprises at its ends coupling means respectively 3 and 4, to the rest of the propulsion chain. of the machine. These coupling means comprise, for example, means known as "crabs", one of which 3 allows the connection to electric motorization means such as for example a main electric motor of the underwater vehicle and the other, for example 4, allows connection to a line of trees or trees of the underwater vehicle. In its intermediate portion, this transmission shaft portion 2 comprises means forming a thrust bearing collar, designated by the general reference 5 in this figure. These collar means are, in general, well known in the state of the art. These abutment collar means are in fact received in an abutment housing fixed rigidly to the hull of the underwater vehicle and being designated by the general reference 6 in this figure. This casing is associated with bearing means providing the pivot connection of the transmission, these bearing means being designated by the general reference 7 in this figure. Also conventionally, the thrust collar for absorbing the axial forces is rotatably received in the casing 6 and is associated with the main abutment pads designated by the general reference for example 8 in this figure. According to the invention, the thrust collar further comprises at its periphery, means in the form of permanent magnets. This is illustrated in this figure in which the permanent magnets provided at the periphery of the thrust collar 5 are designated for example by the general reference 9. Thus for example permanent magnets are regularly distributed at the periphery of this collar. These permanent magnets 9 are provided opposite winding means designated by the general reference 10 in this figure and carried by the housing and more particularly by the inner surface thereof, facing the stop collar. These winding means then surround the stop collar 5 being spaced from it and permanent magnets, conventionally, by an air gap. These winding means are then connected to power supply means in order to constitute a rotating machine stator whose rotor is constituted by the thrust collar and its permanent magnets. It is then conceivable that the collar performs two functions, one conventional, of taking up axial forces on the propulsion chain of the underwater vehicle, and the other which is to constitute motorization means, for example auxiliary, integrated into the receiving housing of the latter.

Les bobinages statoriques de la machine tournante ainsi constituée sont alors intégrés dans le carter de butée autour du collet et des aimants permanents fixés à la périphérie de celui-ci. Ce collet et ses aimants permanents forment ainsi le rotor de la machine tournante. On obtient ainsi par exemple une machine synchrone à aimants permanents avec un rotor, un stator et un entrefer, de façon classique. Le couple électromagnétique engendré par l'alimentation électrique du stator, entraîne alors en rotation les aimants et le collet, ce qui permet d'assurer une propulsion par exemple auxiliaire, pour un tel engin sous-marin. Ainsi, cette machine tournante peut avoir une puissance nominale calculée et délimitée par rapport aux moyens de motorisation électrique principaux de l'engin sous-marin, pour avoir un rendement optimal à une puissance nominale différente. On notera par ailleurs qu'étant donné que toutes les machines électriques sont réversibles, la rotation des aimants par l'intermédiaire du moteur de propulsion principal permet de réaliser un générateur électrique.The stator windings of the rotating machine thus formed are then integrated in the thrust housing around the collar and permanent magnets attached to the periphery thereof. This collar and its permanent magnets thus form the rotor of the rotating machine. Thus, for example, a synchronous machine with permanent magnets with a rotor, a stator and a gap, in a conventional manner. The electromagnetic torque generated by the power supply of the stator then drives the magnets and the collar in rotation, which makes it possible to provide, for example, auxiliary propulsion for such an underwater vehicle. Thus, this rotating machine can have a rated power calculated and delimited with respect to the main electric drive means of the underwater vehicle, to have optimal performance at a different rated power. Note also that since all the electrical machines are reversible, the rotation of the magnets through the main propulsion motor makes it possible to produce an electric generator.

Claims (3)

REVENDICATIONS1. Navire du type comportant une chaîne de propulsion munie d'au moins un système (1) de butée de reprise des efforts axiaux sur la chaîne, comportant un collet de butée (5) , caractérisé en ce que le collet de butée (5) comporte en outre à sa périphérie, des moyens en forme d'aimants permanents (9) de manière à former un rotor de machine tournante, et en regard de ceux-ci, des moyens en forme de bobinage (10) formant un stator de la machine tournante.REVENDICATIONS1. Vessel of the type comprising a propulsion chain provided with at least one system (1) for absorbing axial forces on the chain, comprising an abutment collar (5), characterized in that the thrust collar (5) comprises in addition, at its periphery, means in the form of permanent magnets (9) so as to form a rotating machine rotor, and facing them, means in the form of a winding (10) forming a stator of the machine rotating. 2. Navire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens en forme de bobinage (10) sont portés par un carter de butée (6) en regard des aimants permanents (9) du collet (5).2. Ship according to claim 1, characterized in that the winding means (10) are carried by a stop housing (6) facing the permanent magnets (9) of the collar (5). 3. Navire selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens en forme de bobinage (10) sont portés par la face interne du carter de butée (6).3. Ship according to claim 2, characterized in that the winding means (10) are carried by the inner face of the thrust housing (6).