Brevet FR2001828A1 — publié le 19691003

La présente invention concerne particulièrement des perfectionnements apportés à un système et à une méthode de transport terrestre à grande vitesse dans lesquels un véhicule est propulsé comme un piston libre dans un tube ou conduit par la différence de pression d'air existant entre la partie avant et la partie arrière du véhicule. De façon élémentaire on sait fournir un système de transport terrestre à grande vitesse comprenant un conduit, un véhicule adapté pour être propulsé comme un piston libre dans le conduit par la différence de pression d'air s'exerçant sur les extrémités avant et arrière du véhicule, une soupape pour le conduit adjacente à une extrémité du conduit et une soupape pour le conduit adjacente à l'autre extrémité du conduit, ces soupapes étant adaptées lorsqu'elles sont fermées pour bloquer une section du conduit de soupape à soupape. Cette section est évacuée préalablement à I1 entrée dedans un véhicule. Le conduit a des parties terminales à l'extérieur des soupapes constituant des sas ou stations lesquels communiquent avec l'atmosphère.Pendant le fonctionnement, au départ avec le véhicule dans une première station, on ouvre la soupape correspondante (servant de soupape d'entrée) pour propulser s travers le véhicule, propulsé par la pression atmosphérique agissant sur l'arrière du véhicule. On ferme la soupape d'entrée une fois que l'extrémité arrière du véhicule est passée par làj pour emprisonner une masse d'air atmosphérique dans le conduit. Cette masse d'air se dilate pour continuer à propulser le véhicule dans le conduit jusqu'à ce que la pression de l'air soit égale à l1arriè- et à l'avant du véhicule.Le véhicule avance alors par inertie sous l'effet de l'énergie cynétique qu'il a emmagasinée, comprimant l'air à l'avant du véhicule, et ouvrant l'autre soupape (servant de soupape de sortie) quand la pression d'air à l'avant du véhicule est généralement égale à la pression atmosphérique pour la sortie du véhicule hors de ladite section, le véhicule passant dans la seconde station et s'y arretant,et la soupape de sortie se fermant derrière le véhicule. Tandis que l'air sortant via la soupape de sortie a été chauffé par suite de sa compression, et ainsi contient une énergie potentielle, il est simplement déchargé dans l'atmosphère et l'énergie potentielle contenue dedans est perdue. Cette invention consiste en un système et une méthode de transport terrestre à grande vitesse de la classe décrite ci-dessus dans laquelle lfair comprimé chauffé sortant avec force du conduit à l'ouverture de la soupape de sortie est récupéré pour utiliser l'énergie potentielle qu'il contient,élevant par là l'efficacité totale du système et éliminant l'éjection à laquelle on peut trouver à redire de l'air chaud dans l'atmosphère, et la fourniture d'un système à double conduit ou à double voie amélioré dans lequel l'air comprimé chauffé récupéré à partir d'un conduit est utilisé pour accélérer un véhicule voyageant en sens opposé dans l'autre conduit. Cette invention est plus particulièrement destinée à un système de transport terrestre à grande vitesse comprenant un conduit ayant un véhicule à l'intérieur,adapté pour être propulsé comme un piston libre dans le conduit, par la différence de pression d'air s' exerçant sur les extrémités du véhicule, ledit conduit ayant une soupape de sortie qui est fermée pendant un voyage du véhicule dans le conduit et qui est adaptée pour s'ouvrir afin de permettre au véhicule de sortir du conduit vers une station, ledit véhicule, en voyageant dans le conduit avec la soupape de sortie fermée, comprimant et chauffant l'air dans le conduit entre l'extrémité avant du véhicule et la soupape de sortie, et un moyen pour récupérer l'air comprimé chauffé sortant à l'avant du véhicule à l'ouverture de la soupape de sortie pour utiliser l'énergie qu'il contient. La présente invention fournit une méthode de mise en oeuvre d'un système de transport terrestre à grande vitesse, dans lequel un véhicule est propulsé comme un piston libre dans un conduit, le conduit ayant des soupapes d'entrée et de sortie adjacentes à ses extrémités et adaptées, une fois fermées, pour bloquer une section du conduit de soupape à soupape, comportant : le départ avec les deux soupapes fermées et l'air évacué de ladite section, l'ouverture de la soupape d'entrée en vue de la propulsion du véhicule par ladite soupape d'entrée, la fermeture de ladite soupape d'entrée une fois que l'extrémité arrière du véhicule y est passée pour emprisonner une masse d'air dans ladite section entre ladite soupape et l'extrémité arrière du véhicule, ladite masse d'air se dilatant pour continuer à propulser le véhicule dans le conduit, ledit véhicule comprimant et chauffant l'air en avant de lui, l'ouverture de la soupape de sortie quand la pression de l'air en avant du véhicule atteint une pression prédéterminée pour permettre la sortie du véhicule hors de ladite section, et la récupération de ladite section, et la récupération de ladite masse d'air comprimé et chauffé et l'extraction de son énergie. D'autres objectifs et particularités seront décrits en détail ci-après tandis que les modes de réalisation préférés de l'invention sont représentés sur les dessins, dans lesquels La Figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'un système de transport terrestre à grande vitesse représentant un premier agencement de cette invention pour la récupération de l'air qui a été comprimé et chauffé en avant du véhicule; La Figure 2 est une coupe semblable à la Figure l réprésentant un autre lancement de récupération; Les Figures 3A et 3B sont des coupes représentant une modification comprenant un système à double voie; et Les Figures 4 et 4B sont des sections transversales suivant les lignes 4A-4A et 4B-4B des Figures, respectivement 3 et 3B. Les chiffres de référence indiquent des pièces correspondantes pour toutes les vues différentes des dessins. En se référant à la Figure 1 des dessins, il est indiqué au repère 1 un tube ou conduit souterrain s'étendant d'une station S1 à une station S2 le long de l'itinéraire d'un système de transport et continuant à partir de la station 2. Le repère 3 indique un véhicule adapté pour être propulsé comme un piston libre dans le conduit par la différence de pression d1air existant entre l'ar- trière et l'avant du véhicule.L'entrée du véhicule allant de la station S1 vers le conduit s'effectue via une soupape d'entrée 5 a l'extrémité entrée du conduit. a sortie de véhicule amant du conduit à la station S2 s' effectue via une soupape de sortie 7 à l'extrémité sortie du conduit. L'entrée du véhicule allant de la station S2 à une section suivante du conduit se fait via une soupape d'entrée 9. Les soupapes 5 et 7, une fois fermées, bloquent une section B du conduit de soupape à soupape entre les stations Si et S2. Des dispositions ont été prises pour faire tomber la pression dans cette section du conduit jusqu a une faible pression (de l'ordre de 0,07 Kg/cm2, par exemple), comme par une pompe d'évacuation (non représentée).Chaque station est adaptée pour permettre l'entrée de l'air atmosphérique (afin de mettre sous pression l'arrière du véhicule) via un puits 11 ayant à l'intérieur une soupape de nonretour 13 adaptée pour s' ouvrir dans la direction permettant l'entrée de l'air atmosphérique vers la station Seul le puits interessant la station S2 apparat sur la Figure 1, mais on doit comprendre que la station .81 et d'autres stations le long de l'itinéraire doivent avoir un puits semblable. L'ouverture de la soupape d'entrée 5, la soupape de sortie 7 étant fermée, amorce un voyage du véhicule 1 de la station S1 à la station S2. L'air ayant été, au préalable, évacué jusqu'à ce que l'on atteigne une faible pression (de l'ordre de 0,07 Kg/cm2, /du conduit par exemple) dans la section B,/ la pression atmosphérique régnant dans la station Sl,agissant sur l'arrière du véhicule.propulse le véhicule vers l'avant et jusque dans la section B. Quand l'extrémité arrière du véhicule a déplacé la soupape d'entrée 5 d'une distance prédéterminée, la soupape d'entrée 5 se ferme, enfermant de ce fait une masse d'air derrière le véhicule. Cette masse d'air se dilate, obligeannt le véhicule à accélérer dans la section B. La Figure 1 représente le véhicule voyageant dans la section, sous 11 effet de l'accélération due à la dilatation de la masse d'air emprisonnée. I1 continue à accélérer, à une vitesse décroissante, jusqu a ce qu'il atteigne un point où la pression à l'avant du véhicule est approximativement égale à la pression régnant derrière le véhicule. Le véhicule commence ensuite à décélérer tandis qui comprime l'air emprisonné entre son extrémité avant et la soupape de sorte 7 fermée.Quand on atteint dans le conduit une pression prédéterminée (de l'ordre d'une atmosphère, par exemple) entre l'extrémité avant du véhicule et la soupape de sortie 7, cette soupape s'ouvre et le train peut ,continuant à fonctionner par iner- tie,s'arrêter à la station S2, achevant par là son voyage de la station S1 à la station S2. Quand l'extrémité arrière du train dé- passe la soupape de sortie 7, cette soupape se ferme rétablissant de ce fait le vide dans la section B du conduit.Cette description du fonctionnement du véhicule pendant un voyage entre les stations S1 et S2 ne constitue pas une partie de la présente invention Selon la présente invention, la masse d'air qui est comprimée entre l'extrémité avant du véhicule 3 et la soupape de sortie fer- mée 7,à mesure que le véhicule est propulsé dans la section B,est récupérée et l'énergie en est extraite. A cet effet, on doit noter que l'air en avant du véhicule est comprimé par le véhicule quand celui-ci traverse le conduit et il est ainsi à une température élevée contenant une énergie potentielle.Au lieu de gaspiller cette énergie en déchargeant l'air chauffé dans l'atmosphère, la présente invention récupère cet air chaud et utilise l'énergie qu'il contient. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 1, l'air comprimé chauffé entre l'extrémité avant du véhicule 3 et la soupape de sortie 7 est récupéré, à l'ouverture de la soupape de sortie, au moyen d'un système de chambre dilatable repéré 15 dans son ensemble. Ce système comprend un sac gonflable' 17 placé dans une cavité 19 creusée dans le sol sous la canalisation 1. Au repère 21 est représentée une entrée pour le sac ayant à.XtÇntérieur une soupape de non-retour 23 pour permettre le passage de l'air compri mé chauffé dans une direction jusque dans le sac 17. Cette entrée est en communication avec le conduit en aval de la soupape de sortie 7.Ainsi, quand la soupape de sortie 7 s'ouvre pour permettre la sortie du véhicule, l'air comprimé chauffé en avant du véhicule est envoyé dans le sac gonflable 17 via la canalisation 21 et par la soupape de non-retour 23, gonflant de ce fait le sac 17 jus qulà la position en trait pointillé repérée 25. L'air emprisonné entre le sac 17 et la cavité 19 peut s'échapper vers l'atmosphère par une canalisation 27. Le sac gonflable a une sortie 29 munie d'une soupape de commande 31. Une fois t air comprimé chauffé a été envoyé au sac et que ce dernier a été ainsi gonflé jusqu'à sa position en trait pointillé , la soupape 31 s'ouvre et l'air comprimé chauffé est déchargé par la sortie 29 en vue d'être utilisé de façon appropriée.Par exemple, l'air comprimé chauffé peut être utilisé pour entraîner une turbine pour produire une énergie auxiliaire, ou pour chauffer la station 52. On comprendra que le sac 17 est vidé avant l'arrivée du véhicule suivant. Dans le mode de réalisation représenté sur la Figure 2, l'air comprimé chaud est entraîné de force via une soupape de non-retour jusque dans un tube d'emmagasinage 33 et l'énergie potentielle est extraite au moyen d'un échangeur de chaleur 35. Chaque véhicule successif produit de l'air chaud supplémentaire et pousse l'air utilisé dont l'énergie a été extraite hors du tube de.stockage par une cheminée de décharge 37 vers l'atmosphère.La sortie de 11é- changeur de chaleur peut être utiliséed'une façon classique quelconque, par exemple pour fournir une énergie auxiliaire. Les Figures 3 et 4 représentent un type de système qui peut etre utilisé en conjonction avec une paire de conduits disposés cote à côte (système à double voie) pour le déplacement de véhiculesen sens opposés sur le meme itinéraire. Les conduits peuvent être reliés entre eux et supportés dans-un tunnel approprié d'une façon connue. Ainsi, quand un véhicule passe dans un des conduits, les soupapes reliées entre elles se ferment progressivement à mesure que le véhicule les dépasse, pour empêcher une perte d'air propulsif de derrière le véhicule. Dans ce système, les deux canalisations sont repérées 39 et 41.Une cheminée 43, en aval d'une soupape de sortie 45 placée dans le conduit 39 et en aval d'une soupape d'entrée 46 placée dans le conduit 41 et en communication avec les deux conduits,eat prévue pour stocker de façon temporaire la masse chauffée d'air comprimé venant des conduits. Cette cheminée s'étend généralement verticalement vers la surface du sol, et a une soupape de retenue 47 à son extrémité supérieure pour empêcher que l'air chauffé ne s'échappe du tube. Ainsi, lorsqu'un train 49 approche de la station S2 dans le conduit 39, la soupape de sortie 45 s'ouvre et le train force la masse d'air comprimé chauffé à sortir du conduit et dans la cheminée verticale 43, comme on l'a indiqué par la flèche 50 sur les Figures 3A et 4A. Le volume de la cheminée est suffisant pour contenir la masse entière d'air chauffé.Cette masse est retenue dans la cheminée jusqu'à ce qu'un véhicule 51 quitte la station S2 par la soupape d'entrée 46 dans le conduit 41 se dirigeant dans la direction opposée au véhicule 49. Quand le véhicule 51 dépasse sa soupape d'entrée 46, la masse d'air comprimé chauffé se trouvant dans la cheminée 43 est attirée dans le conduit derrière le véhicule 51 faisant partie de la masse d'accélération pour ce véhicule, comme on l'a indiqué par la flèche 53 sur les Figures 3B et 4B. Etant donné que la quantité d'air nécessaire pour accélérer le véhicule quand il quitte la station est supérieure à la masse d'air éjectée par un véhicule qui approche, le volume total de l'air dans la cheminée est toujours attiré dans le tube, en meme temps que l'air supplémentaire quelconque nécessaire pour propulser le véhicule à la vitesse voulue. Ainsi, le flux d'air comprimé chauffé va du conduit 39 en avant du véhicule 49 jusque dans la cheminée 43 quand le véhicule 49 approche de la station S2, et va de la cheminee 43 jusque dans le conduit 41 derrière le véhicule 51 quand le véhicule 51 quitte la station 52 pour commencer un voyage dans la direction opposée. Ainsi, le système de transport terrestre à grande vitesse de la présente invention récupère l'air chauffé produit par compression de l'air entre l'extrémité avant du véhicule et la soupape de sortie,quand le véhicule passe dans le conduit d'une station à la suivante. L'air chaud récupéré peut être utilisé pour accélérer d'autres trains, pour produire une énergie auxiliaire, etc... , augmentant de ce fait l'efficacité totale du système. La décharge de l'air chauffé dans l'atmosphère à laquelle on pouvait trouver à redire est éliminée. Eu égard à ce qui précède, on verra que des changements peuvent être apportés dans les constructions et les méthodes ci-dessus sans s'écarter du champ d'application de l'invention. I1 doit être entendu que tout ce qui est contenu dans la description suivante ou représenté sur les dessins ci-joints doit être interprété comme donné à titre d'exemple et non pas dans un sens limitatif. REVENDICATIONS 1. Un système de transport terrestre à grande vitesse comprenant un conduit, un véhicule adapté pour être propulsé comme un pis- ton libre dans le conduit par la différence de pression d'air s'exa - çant sur les extrémités du véhicule, ledit conduit ayant une soupape de sortie qui est fermée pendant un voyage du véhicule dans le conduit et qui est adaptée pour s1 ouvrir afin de permettre au véhicule de sortir du conduit vers une station, ledit véhicule, en voyageant dans le conduit avec la soupape de sortie fermée, comprimant et chauffant l'air dans le conduit, entre l'extrémité avant du véhicule et la soupape de sortie, et un moyen pour récupérer l'air comprimé chauffé sortant à l'avant du véhicule à l'ouverture de la soupape de sortie, pour utiliser l'énergie qu'il contient. 2. Le système selon la Revendication 1, dans lequel ledit moyen comprend une chambre dilatable-ayant une entrée pour qu'y pénètre l'air comprimé chauffé sortant à lavant du véhicule à l'ouverture de la soupape de sortie. 3. Le système selon la Revendication 2, dans lequel ladite entrée comporte une soupape de non-retour adaptée pour s'ouvrir de façon à envoyer l'air comprimé chauffé à ladite chambre dilatable, une sortie de ladite chambre et une soupape adaptée pour se fermer afin de permettre la dilatation de ladite chambre par l'air compri mé chauffé, et pour s'ouvrir afin de décharger l'air comprimé chauf- fé hors de ladite chambre. 4 Le système selon la Revendication 1, dans lequel ledit moyen comporte une chambre d'emmagasinage ayant une entrée pour qu'y pénètre l'air comprimé chauffé sortant à l'avant du véhicule à l'ouverture de la soupape de sortie, et comportant en outre un échangeur de chaleur pour extraire la chaleur de l'air comprimé présent dans la chambre. 5. Le système selon la Revendication 4, dans lequel ladite entrée comporte une soupape de non-retour adaptée pour s'ouvrir de façon à envoyer l'air comprimé chauffé à ladite chambre, et ladite chambre est reliée à l'atmosphère par des évents pour permettre d'en décharger l'air utilisé à l'arrivée dans la chambre d'une charge d'air comprimé chauffé. 6. Le système selon la Revendication 1, dans lequel le conduit a une soupape d'entrée adaptée pour s'ouvrir afin de permettre la propulsion du véhicule dans le conduit pour amorcer un voyage, sous la poussée de l'air comprime s'exerçant sur l'arrière du véhicule, avant la fermeture de la soupape d'entrée, une fois que le véhicule est passé par là pour emprisonner une masse d'air dans le conduit entre la soupape d'entrée et l'extrémité arrière du véhicule, ladite masse d'air se dilatant pour continuer à propulser le véhicule dans le conduit jusqu'à ce que la pression de l'air soit égale à l'arrière et à l'avant du véhicule, le véhicule se dépla çant ensuite par inertie sous l'effet de l'énergie cynétique qu'il a emmagasinée, et poussant en avant et chauffant T'air en avant du véhicule. 7. Le système selon la Revendication 6, comportant un second conduit ayant des soupapes d'entrée et de sortie pour le déplacement d'un véhicule à 11 intérieur dans la direction opposée à celle dudit premier conduit, ledit moyen comportant une chambre en communication avec le premier conduit en aval de sa soupape de sortie et en communication avec le second conduit en amont de sa soupape d'entrée, l'air étant fourni à ladite chambre depuis le premier ouvert ta . de sortie du premier conduit pour permettre la sortie d'un véhicule du premier conduit, et étant aspiré hors de ladite chambre jusque dans le second conduit au passage d'un véhicule par la soupape d'entrée pour que le second conduit amorce un voyage du véhicule dans le second conduit. 8. Une méthode pour mettre en oeuvre un système de transport à grande vitesse, dans lequel un véhicule est propulsé comme un piston libre dans un conduit, le conduit ayant des soupapes d)en- trée et de sortie adjacentes à ses extrémités et adaptées, une fois fermées, pour bloquer une section du conduit de soupape à soupape, comportant le départ avec les deux soupapes fermées et l'air évacué de ladite section, l'ouverture de la soupape d'entrée en vue de la propulsion du véhicule par ladite soupape entrée, la fermeture de ladite soupape d'entrée une fois que l'extrémité arrière du véhicule y est passée pour emprisonner une masse d' air dans ladite section entre ladite soupape et l'extrémité arrière du véhicule, ladite masse d'air se dilatant pour continuer à propulser le véhicule dans le conduit, ledit véhicule comprimant et chauffant l'air en avant de lui, l'ouverture de la soupape de sortie quand la pression de l'air en avant du véhicule atteint une pression prédéterminée pour permettre la sortie du véhicule hors de ladite section, et la récupération de ladite masse d'air comprimé chauffé et 1' extraction de son énergie. 9. La méthode selon la Revendication 8 dans laquelle on récupère l'air comprimé chauffé en l'amenant à se dilater dans une chambre dilatable, et on libère ensuite l'air chauffé de la chambre pour en extraire l'énergie. 10. La méthode selon la Revendication 8, dans laquelle on récupère l'air comprimé chauffé en l'amenant à se dilater dans un sac gonflable, on libère ensuite l'air chauffé du sac pour en extraire l'énergie. il. La méthode selon la Revendication 8, dans laquelle on fait passer l'air comprimé chauffé dans un échangeur de chaleur pour en extraire la chaleur. 12. La méthode selon la Revendication 8, dans laquelle l'air comprimé est amené à une chambre d'emmagasinage et ensuite déchargé derrière la partie arrière d'un véhicule pour propulser ce dernier. 13. La méthode selon la Revendication 8, dans laquelle un second véhicule est propulsé comme un piston libre dans la direction opposée à celle du premier véhicule, dans un second conduit ayant des soupapes d'entrée et de sortie, et on extrait énergie de l'air comprimé chauffé récupéré du premier conduit en le déchargeant derrière la partie arrière du second véhicule pour propulser ce dernier.