Brevet FR2216461A1 — publié le 19740830

L'invention concerne un produit industriel : un consommateur dténergie mécanique et/ ou un générateur de force mécanique. Le résultat industriel que l'on obtient est : la consommation d'une certaine énergie mécanique et/ ou la création d'une force mécanique. I1 s'agit d'un dispositif à inclure dans un ensemble, dans le but de disposer, à un endroit voulu, d'un consommateur d'énergie, et/ ou d'une force mécanique, variable et contrôlable, tant en grandeur qu'en direction. Le secteur de la technique, sur lequel porte l'invention, est celui des "éléments de machine", ou encore celui des "sous-ensembles mécaniques". Toutes les activités mettant en oeuvre une consommation d'énergie pour la création des forces mécaniques, peuvent utiliser le dispositif objet de l'invention. Ainsi par exemple (non limitatif) le domaine de la machine-outil, celui des engins due travaux publics, ou encore celui de la propulsion en milieu terrestre, marin, ou aérien. Toutes les activités ayant pour but une consommation d'énergie peuvent utiliser le dispositif objet de l'invention, par exemple (non-limitatif) le domaine du freinage ou de la régulation. L'état actuel de la technique des consommateurs d'énergie en soi, ou des consommateurs d'énergie en vue de l'obtention éventuelle de forces mécaniques utilisables, est très vaste. Une caractéristique très répandue dans la technique actuelle, est que la force générée, trouve sa contrepartie dans une contrainte mécanique du milieu ambiant (la réaction sur l'environnement ou l'ambiant). Une seule exception est à signaleur dans la technique actuelle c'est le propulseur à réaction de particules matérielles rapides, qui est généralement utilisé en navigation aérienne et dont la force est même susceptible de sé développer en milieu immatériel (le vide).Par mileu ambiant, nous entendons l'environnement en relation avec l'endroit où s'exerce la force. I1 s'agit de la terre, de la mer, de l'air, du cosmos, ou plus simplement d'une charpente ou d'un bati de machine-outil. L'avantage du dispositif consommateur d'énergie, et générateur de force mécanique selon l'invention est de ne pas contraindre mécaniquement llam- biant. 1l partage cet avantage avec le propulseur à réaction de particules mamatérielles rapides. Mais à la différence d'avec ce dernier, le générateur de force selon lçinvention, aurait le mérite d'être plus "propre", car il n'a pas à laisser derrière lui, les particules matérielles rapides nécessaires au développement de la force mécanique requise. La définition de l'invention est la suivante: un dispositif consommateur d'énergie et/ ou générateur de force mécanique est réalisé selon l'invention, s'il utilise la mise en oeuvre d'au moins une masse matérielle mobile, qui décrit périodiquement au moins une trajectoire imposée et fermée, et dont le mouvement a été conçu ou agencé pour que la résultante des forces centrifuges soit significative (non nulle) dans une direction donnée, pour constituer la force mécanique souhaitée, et que l'on désire utiliser dans un but industriel ; à moins que l'on ne demande qu'à n'utiliser que la propriété consommatrice de l'énergie mécanique nécessaire au mouvement des masses mobiles, ce qui peut conduire à prévoir que la résultante des forces centrifuges, puisse pour cette application, être nulle. La figure 1 du dessin, symbolise la définition de l'invention, on y voit une masse matérielle M qui est obligée de décrire une trajectoire matérielle qui est ménagée dans un élément physique repéré T. Pour déplacer la masse M, il faut dépenser l'énergie, et c'est cette éventuelle dépense d'énergie qui caractérise la propriété consommatrice d'énergie, du dispositif. Une force centrifuge Fc, qui nla aucune raison dure constante, ni en grandeur, ni en direction, d'une part applique M sur sa trajectoire, et d'autre part communique une force à l'élément T la constituant.La résultante de toutes ces forces instantannées et intégrées dans le temps, est représentée par le vecteurforce F, qui, stil n'est pas nul, agit sur le corps T ; à partir de là, on peut utiliser la force F, de façon délibérée, en se reliant mécaniquement au corps T. I1 est entendu, que sans sortir du cadre de l'invention, on peut mettre en oeuvre plusieurs masses M, et/ ou plusieurstrajectoires T ; et à la limite, ces masses M peuvent constituer un milieu continu fluide.De même, le vecteur-force F peut être nul, et le dispositif ne constituer qu'un simple consommateur d'énergie, celle-là même, qui est nécessaire au mouvement des masses M. fl va sans dire aussi, que si la masse M, est reliée à un vecteur point fixe O, non représenté sur la figure 1, par un rayon variable O M, et décrit la trajectoire de la figure 1, le corps T, peut le cas échéant, ne pas exister matériellement, et la force F être appliquée au point fixe O, qui est dans ce cas, le point de divergence des différentes forces centrifuges instantannées, la matérialité et la longueur donnée (mais éventuel2ement -variable dans le temps) du rayon-vecteur O M, remplaçant la matérialité, et la forme donnée (et éventuellement variable dans le temps) de la pièce de trajectoire repérée T.Cela en effet, revient au même, pour certaines applications. Cette définition étant donnée, on remarque qu'il y a une infinité de réalisations possibles dans le cadre de l'invention, et qui varient entre-elles par la forme ou les nombres de trajectoires, par-la nature (solide ou fluide, compressible ou non) et le nombre de masses en mouvement, par la façon de relier ces masses en mouvement à la soute d'énergie, et par le choix de la loi du mouvement à adopter. 1l semble loyal de signaler, que la partie la plus difficile dans la conception de générateurs de force selon l'invention, est de trouver- un moyen simple pour le contrôle de la force en grandeur et en direction. Nous donnons ci-après une réalisation simple, que nous baptisons "préférentielle", au bénéfice de sa simplicité.D'autres chercheurs, pourront concevoir d'autres dispositions, peut être plus performantes, surtout en utilisant des masses fluides, mais sans sortir du cadre de la présente invention, définie ci-dessus sur le plan général, et ci-après par un exemple non limitatif (figures 2 et 3 du dessin). La source d'énergie de l'exemple préférentiel est donnée par un moteur rotatif, dont l'axe O M tourne à une vitesse angulaire con tante (W), et éventuellement réglable. I1 s'agit en fait, d'un moteur classique, électrique ou thermique. La trajectoire- T, est circulaire, et a pour centre O T. L'exemple préférentiel comporte trois masses M, reliées à l'axe moteur O M, par des bras extensibles (par exemple télescopiques) faisant entre eux des angles de 1200 ou 1/3 de circonférence. Il est très important pour l'exemple donné, que ces bras télescopiqu-es soient aussi "coulissants" que possible, de façon à ne pas transmettre d'effort en direction de l'axe O M. Les masses matérielles M peuvent être constituées par un galet caoutchouté ou non, ou par une roue dentée, roulant sur la trajectoire, en bout de son bras télescopique. La trajectoire circulaire de centre O T, peut sans inconvénient, être constitué par une chemise, montée sur roulement, ou pouvant simplement tourner dans son logement. Ainsi elle "accompagne" plus ou moins les masses mobiles M, constituées par des galets, et l'usure s'en trouve diminuée, sans nuire à la matérialisation de la force demandée. il s'en suit que la masse matérielle a un très léger mouvement relatif par rapport à la chemise circulaire tournant dans la pièce T, et peut dans ce cas se remplacer par une portion de galet, une portion de secteur denté, ou à la limite par une bielle de liaison avec un point d'articulation sur la trajectoire tournant sur elle-même. Le moteur rotatif, d'axe O M, est relié à la pièce T, constituant la trajectoire, ou incluant celle-ci de façon rigide. Un dispositif, à la convenance de l'utilisateur, permet de faire varier la distance de O M à O T, pour faire varier la loi du mouvement des masses M, dont la résultante des forces centrifuges, a une grandeur et une direction qui sont fonction des positions respectives de O M et O T et qui devient nulle si O M est superposé à O T. On dispose donc d'un moyen de consommer de l'énergie sur le moteur rotatif d'axe O M et aussi d'un moyen d'appliquer une force réglable en grandeur et en direction, sur la pièce de trajectoire T. Le but de l'invention est donc atteint sur cet exemple particulier, qui utilise la dé finition générale. La figure 2 montre le shéma du dispositif lorsqu'il ne dépense pas d'énergie, ni ne génère de force ; c'est à dire, lorsque O M est confondu avec O T La figure 3 montre le shéma du dispositif, lorsqu'il consomme de l'énergie et génère une force, c'est à dire, lorsque O M est à une certaine distance de O T. Noter que, éventuellement, la pièce T de trajectoire peut disparattre, mais à ce moment là, les bras extensibles doivent avoir une longueur asservie à leur position angulaire, pour que les masses M décrivent la même tra jectoire ; il s'en suit que la force F concernera le point O M, puisque nous supprimons dans cette variante, la pièce T de trajectoire. (De toutes façons, dans l'exemple principal 0 M était relié à T et subissait donc la même force F. ) On peut imaginer aussi des variantes, où l'on supprime la piece T, et où le bras télescopique extensible a une elasticité propre et une fréquence propre.Par accord de résonnance mécanique en relation avec la vitesse du moteur O M, on peut faire apparaitre des forces F, exploitables industriellement, car la masse M, décrit alors, une trajectoire fixe, et dans l'es- pace, et par rapport à O M. Les utilisations du dispositif objet de l'invention sont la génération d'une force pour un usage quelconque. On peut citer, sans que ce soit une liste exhaustive, les domaines de la machine-outil (force pour le façonnage des matériaux), des travaux publics (force de levage par exemple), de la propulsion (force de propulsion ou de freinage). Sans oublier que le dispositif objet de linvention peut éventuellement servir à "consommer de lléner- gie", par exemple sur les "roues porteuses" d'un engin mobile au sol, et à générer de surcroit, si on désire, une force de freinage, etlou, de placage au sol. RVNDIGAON--: Dispositif pouvant consommer de l'énergie mécanique et/ou pouvant produire une force mécanique, caractérisé par les éléments suivants pris ensemble, ou isolément, ou en combinaison I) la mise en oeuvre, d'au moins une masse matérielle mobile, qui décrit périodiquement au moins une trajectoire imposée et fermée, et dont le mouvement a été conçu et agencé pour que la résultante des forces cen trifuges que le mobile applique à sa trajectoire et que celle-ci subi en retour, soit significative ét réglable, tant en direction qu'en grandeur, et puisse servir à des fins industrielles. 2) la mise en oeuvre, d'au moins une masse matérielle mobile, qui décrit périodiquement au moins une trajectoire matérielle imposée et fermée, et dont le mouvement a été conçu et agencé pour consommer de l'énergie et puisse servir à des fins industrielles. 3) selon les revendications 1 et 2 mais la trajectoire peut être un ou plusieurs cercles ou courbes fermées adéquates. 4) selon les revendications 1 et 2 mais on peut mettre en oeuvre plu sieurs masses matérielles distinctes, et à la limite une ou plusieurs mas ses fluides, compressibles ou non. 5" selon une combinaison des revendications 1 - 2 - 3 - et 4, il peut y avoir "n" masses matérielles distinctes, chacune en bout d'un bras extensible, ces dits bras extensibles faisant entre eux des angles égaux à la niè-me partie de la circonférence. Un moteur tournant à vitesse constante et ré glable fait tourner ces bras extensibles, qui par l'action de la force cen trifuge, appliquent les masses matérielles sur une trajectoire circulaire, dont le centre ne coïncide pas avec le point de concours des dits bras ex tensibles qui est l'axe moteur. L'excentration entre le centre de rotation des bras extensibles porteurs des masses matérielles, et le centre de trajectoire, est le moyen d'action et de contrôle de la force utilisable et de l'énergie à consommer.La trajectoire peut être une simple trace dé crite pas les masses matérielles, si les bras extensibles fonctionnent à extension prédéterminée, à chaque instant, et dans ce cas, la force utili sable se trouvera sur l'axe moteur, qui a une position déterminée par rapport à la trajectoire. 6) selon une combinaison des revendications 1 - 2 - 3 - 4 - et 5 ............ .... les masses matérielles peuvent avoir la forme de galets, caoutchou- tés ou non, ou hien de roues dentées, et rouler sur la trajectoire. 7) selon les revendications 1 - 2 - et 3, la trajectoire est un cercle tournant sur lui-même pour minimiser le frottement, et dont la trace locale est fixe dans l'espace géométrique local, et sert de point d'application de la résultante des forces centrifuges mises en oeuvre. (Le mot "local" sert pour indiquer que dans le cas d'un engin mobile sous l'effet de la force générée, il s'agit de l'espace "local" emporté par le dit engin mobile). 8) selon la revendication 7, où la trajectoire est un cercle qui tourne sur lui même pour minimiser le mouvement relatif des masses mobiles et de la trajectoire, ces masses mobiles, peuvent, pour un très faible mouvement relatif, ne plus "rouler" sur la trajectoire, mais être reliées à celle-ci par une liaison articulée qui autorise ce mouvement relatif; dans ce cas, la masse matérielle peut ne plus avoir la forme d'un galet prévue à la re vendication 6, mais pourra être, par exem-ple, une portion de galet, une portion de roue dentée, ou simplement à la limite, une bielle de liaison.