Brevet FR2142798A1 — publié le 19730202

Dans le brevet français NO 1,396.515 du 12 Mars 1964 et dans son premier certificat d'addition NO 87.537 du 10 Mars 1965 on a décrit un moteur à axe vertical et à ailes orienta~ bles entrainé par un écoulement fluide. Dans le moteur objet de ce brevet et de ce certificat d'addition,chaque aile est montée à rotation autour d'un axe vertical à l'extrémité d'un bras dont l'autre extrémité est clavetée sur l'arbre de prise de force du moteur, chaque aile comporte un moyen de guidage, par exemple un galet déporté par rapport à l'axe de l'aile qui roule dans un chemin de roulement dont le tracé est en principe tel que le plan de l'aile passe dans toutes les positions de son axe par une extrémité du dia- mètre du cercle constituant la trajectoire de l'aile.Dans ce moteur l'aile présente alternativement à chaque tour l'une de ses faces au fluide, l'aile étant munie de deux galets de gui dage qui coopèrent alternativement avec le guide ou d'un seul galet qui coopère alternativement avec la partie intérieure ou la partie extérieure d'un chemin de guidage double. Dans ce mode de réalisation chaque aile est portée par un bras, tous les bras entrainant l'arbre de sortie commun coaxial à la trajectoire des ailes. Pour cette raison,la dire~ sion de ces moteurs est limitée par des considérations d'ordure mécanique. Or, pour l'exploitation de courants sous-marins lents et des vents, il peut être intéressant de réaliser des moteurs de très grand diamètre. Le moteur à axe vertical et à ailes orientables entrainé par un écoulement fluide conforme à l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de cellules élémentaires comportant chacurnune aile, ces cellules étant astreintes à suivre une trajectoire circulaire et les plans des ailes étant astreints par un guide particulier à chaque aile à passer par l'axe vertical situé à l'extrémité dtun diamètre de la trajectoire des axes des ailes perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide. Selon un mode de réalisation chaque guide est monté à rotation autour d'un axe déporté radialement vers le centre de la trajectoire circulaire de 11 axe de l'aile par rapport à ce dernier, chaque aile étant munie d'un galet déporté. par rapport à son axe et le guide étant constitué par un chemin de roulement pour le dit galet dont le tracé résulte du cercle centré sur sur l'axe du guide et passant par l'axe de l'aile, de manière à correspondre à la trajectoire du galet lorsque l'axe de l'aile décrit deux fois le dit cercle, son plan étant astreint à passer par un point fixe de ce cercle. Pour obtenir une orientation correcte du guide par rapport à la direction d'écoulement du fluide, ce guide est muni d'une dérive coopérant avec le fluide dont le plan est perpendiculaire au diamètre passant par le point fixe du cercle générateur du guide. Le guide ci-dessus décrit est constitué par un chemin de roulement intérieur au cercle générateur et par un chemin de roulement extérieur qui sont parcourus alternativement à chaque tour par le galet. Le point de recoupement de ces chemins de roulement coincide avec le point fixe du cercle géné- rateur et en ce point le galet qui est en avant de l'aile sur le guide intérieur passera sur le guide extérieur et, lorsqu' il est en arrière de l'aile sur le guide extérieur, il passera sur le guide intérieur.Pour assurer un guidage correct du galet au point de bifurcation, on peut monter un aimant sur la bielle reliant l'axe de l'aile au galet ,les pôles nord et sud étant disposés de part et d'autre de l' axe de la bielle et au moins un aimant fixe au droit de ltembranchement de ma- nière que les aimants exercent une force dirigée vers l'exté- rieur sur la bielle lorsque le galet est menant c'est-à-dire se trouve en avant de l'axe de l'aile et une force dirigée vers l'intérieur lorsqu'il est mené c'est à dire lorsqu'il se trouve en arrière de 11 axe de l'aile. D'autres caractéristiques de la présente invention apparaitront à la lecture de la description faite ci-après avec référence au dessin ci-annexé dans lequel s Fig. 1 est un schémaexplicatif destiné à expliquer la constitution et le fonctionnement du moteur conforme à l'invention Fig. 2 est une vue en plan du guide, l'aile étant re- présentée dans les différentes positions qu'elle peut occuper par rapport à ce guide Fig. 3 est une vue de détail de l'embranchement avec, à plus grande échelle, le galet et sa bielle suppor. On exposera tout d'abord le fonctionnement du moteur connu par le brevet français NO 1.396.515 et le certificat d'addition N 87.537 en utilisant la figure 2 des dessins. Le moteur connu comporte un arbre d'axe vertical M portant par des bras, non représentés, un certain nombre d'ailes A montées à rotation chacune autour d'un axe vertical R. Ces axes ont donc une trajectoire circulaire i . A chaque aile est associé un galet 2 que l'on suppose placé à l'aplomb d'un bord de lt aile.Ce galet coopère avec un double chemin de roulement cons titube par exemple par un profilé en U, le chemin de roulement P se trouvant à l'intérieur du cercle CR et le chemin de roulement P1 se trouvant à ltextErieur. Les tracés de ces chemins de roulement résultent du cercle CR par une translation vers l'intérieur et l'extérieur, 'de chaque point du cercle, égale à la distance d séparant l'axe R du galet g sur la droite joignant un point fixe B du cercle CR au point considéré du cercle CR' Ainsi guidé, le plan de l'aile est toujours tel qu'il passe par la verticale au point B.Lorsque le guide est orienté de manière que l'axe BM soit perpendiculaire à la direction Vf découlement du fluide, le couple moteur est ma ximum. Au cours du fonctionnement, le galet 2 est tantôt en avant du rayon joignant le point M à l'axe R de l'aile et il est alors dit "menant",ces positions du galet étant représenZ tées par un cercle sur la figure 2 et correspondant à la paru tie du guide intérieur comprise entre le point I sur l'axe BM et la point B, en aval de BM par rapport à Vf, et à la parw tie du guide extérieure amont comprise entre B et le point E sur l'axe BM. Dans toutes les autres positions le galet est mené (représenté par un point sur la figure) et il se trouve en arrière du rayon MR. Dans le moteur conforme à l'invention une pluralité d'ailes A, (deux seulenent A et Ac sont représentées sur la figure 1) sont montées à rotation chacune autour d'un axe vertical R, les axes verticaux étant astreints à suivre une tra- jectoire circulaire i . Les axes peuvent être par exemple montés sur des chariots roulant sur une voie circulaire dont le centre est en M1. Pour obtenir un couple moteur maximum il faut, comme dans le moteur antérieurement connu, que le plan de l'aile passe continuellement par le point B. de la trajectoire CR' ce point B étant situé à l'extrémité du diamètre BM1 perpendiculaire à la direction Vf d'écoulement du fluide.Conformément à la caractéristique de la présente inve tion un guide est prévu pour chaque aile. Le tracé de ce guide est déterminé par l'observation que, si l'axe R de l'aile décrit un cercle de centre Mi et si son plan est assujetti à passer par le point B de ce cercle à l'extrémité de l'un des dia- mètres, il passe également par le point B' à l'extrémité du diamètre parallèle â BM1 de tout cercle C1 de centre G dont le centre se trouve sur le rayon M1 R et qui passe par R. Le guide peut en conséquence être constitué par un chemin de guidage tel que ci-dessus décrit avec référence à l'art antérieur qui soit monté à rotation autour du centre G du cercle passant par R constituant le cercle générateur du chemin de roulement. Pour obtenir le couple moteur maximum recherché il faut que ce centre G soit maintenu en tout point sur le rayon joignant l'axe R de l'aile A au centre N1 de sa trajectoire et que le diamètre B'G soit toujours maintenu perpendiculaire à-la direction d'écoulement Vf du fluide. La première condition est obtenue en solidarisant mécaniquement l'axe R de l'aile et l'axe G'du guide et en munissant ce dernier d'une dérive D sur laquelle agit le fluide. Pendant une rotation de deux tours de l'axe R de l'ai~ le selon la trajectoire circulaire CR de centre M1, le galet 2 de l'aile parcourt le guide déplacé parallèlement à lui-même de la mtme manière que si-l'axe R de l'aile faisait deux tours sur le cercle C1 autour de l'axe G. En conséquence et comme exposé ci-dessus avec référence à la figure 2, le galet i de sera sera alternativement menant et mené et il devra fran- chir la bifurcation au point BB' tantat en passant du guide intérieur P sur le guide extérieur P1 (galet menant) tantôt en passant du guide extérieur P1 sur le guide intérieur P (galet mené). Plus précisément au point E du guide extérieur P1 le galet 2 de menant devient mené, il sera donc avant ce point en avant de l'axe de l'aile et, après, en arrière. Pour faciliter ce changement de position on pourra freiner le galet d'une ma- nière très douce et progressive pour éviter toute réaction le ramenant en avant. Par contre au point I du guide intérieur P le galet de mené devient menant le mouvement est dans ce cas de même sens que la rotation et se traduit par une accélératxn qui en général s'effectuera d'e1le.mme si le galet a une li berté suffisante dans le guide.On pourrait éventuellement exercer sur l'axe de l'aile un couple de freinage très doux et rro- gressif, par exemple par un frottement exercé sur la génératrice extérieure de l'axe de l'aile, pour faciliter ce deuxième changement de position. Pour assurer le passage correct du galet aux embran- chements entre les guides P et P1 , on peut utiliser un dispositif d'aimants par exemple celui illustré à titre d'exemple dans la figure 3. Le galet 2 étant en général porté par une bielle b qui le solidarise avec l'axe R de l'aile, on incorpore dans cette bielle un aimant permanent a dont les pales magnétiques sont dirigés de part et d'autre de l'axe de la bielle.Avec ce montage le p81e sud de l'aimant se présentera à gauche, c'est-à-dire vers l'extérieur par rapport à la direct tion de progression, lorsque le galet est menant, c'est-à-dire doit passer du guide interne P sur le guide externe P1, et inversement il sera à droite, c'est-à-dire vers l'intérieur, lorsque le galet est mené et doit passer du guide extérieur P1 sur le guide intérieur P. Il suffit donc de placer au voisinage de la bifurcation au point B un aimant permanent al dont le pale nord est dirigé vers la bifurcation pour, lorsque le galet est menant a attirer la bielle et le galet vers l'extérieur et le faire passer du guide intérieur P sur le guide extérieur P1. Inversement la bielle et le galet seront repoussés lorsque le galet sera mené ce qui assurera son passage du guide extérieur P1 au guide intérieur P. On obtiendrait le mtme résultat avec un aimant atl placé à l'intérieur avec son pale nord di- rigé vers la bifurcation. Il est éventuellement possible de prévoir, comme illustré à la figure 3, les deux aimants al et atl. Le mode de réalisation ci-dessus décrit à titre d'ex~ emple est susceptible de recevoir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1.- Un moteur à axe vertical et à ailes orientables entrainé par un écoulement fluide caractérisé en ce qu'il est constitué par une pluralité de cellules élémentaires comportant chacun une aile, ces cédules étant astreintes à suivre une trajectoire circulaire.et les plans des ailes étant astreints par un guide particulier à chaque aile à passer par l'axe vertical situé à l'extrémité d'un diamètre de la trajectoire des axes des ailes perpendiculaire à la direction d'écoulement du fluide de. 2.- Un moteur à axe vertical et à ailes orientables entrainé par un écoulement fluide selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque guide est monté à rotatipn autour d'un axe déporté radialement vers le centre de la trajectoire circulaire de l'axe de ltaile par rapport à ce dernier, chaque aile étant munie d'un galet déporté par rapport à son axe et le guide étant constitué par un chemin de roulement pour le dit galet dont le tracé résulte du cercle centré sur l'axe du guide et passant par 11 axe de l'aile, de manière à correspon de à la trajectoire du galet lorsque l'axe de l'aile décrit deux fois le dit cercle, son plan étant astreint à passer par un point fixe de ce cercle. 3.- Un moteur à axe vertical et à ailes orientables entrainé par un écoulement fluide selon la revendication 2 caractérisé en ce que le guide est muni d'une dérive coopérantavec le fluide dont le plan est perpendiculaire au diamètre passant par le point fixe du cercle générateur du guide. 4.- Un moteur à axe vertical et à ailes orientables entrainé par un écoulement fluide selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un aimant monté sur la bielle reliant l'axe de l'aile au galet,les p8les nord et sud étant disposés de part et d'autre de l'axe de la bielle et au moins un aimant fixe au droit de l'embranchement de ma- nière que les aimants exercent une force dirigée vers ltexté- rieur sur la bielle lorsque le galet est menant c'est-a-dire se trouve en avant de l'axe de l'aile et une force dirigée vers l'intérieur lorsqu'il est mené c'est à dire lorsqu'il se trouve cn arrière de l'axe de l'aile.