Brevet FR2298476A1 — publié le 19760820

La présente invention a pour objet un appareil pour la fourniture d'énergie électrique à bord d'un bateau, notamment d'un voilier. L'énergie électrique nécessaire à bord d'un voilier pour notamment les feux de position, l'éclairage d'un lecteur de cartes, du compas et, éventuellement l'alimentation d'un ou de plusieurs appareils électro-ménagers est habituellement fournie par des batteries. Ces batteries présentent l'inconvénient soit de procurer une autonomie limitée, soit de nécessiter à bord un dispositif pour leur recharge alimenté généralement par un moteur à explosion auxiliaire. Par ailleurs, la présence à bord de batteries-et surtout d'un moteur auxiliaire s'avère être une gene non négligeable du fait de leur poids, du peu d'espace libre généralement disponible sur un voilier et des nuisances causées par la nécessité de mettre en marche plusieurs heures consécutives le moteur auxiliaire. On a également proposé d'entratner une machine tournante, dynamo ou alternateur, en utilisant l'énergie éolienne. Ce dispositif, comme précédemment, présente principalement l'inconvénient de nécessiter l'installation à bord d'un ensemble en combrant et lourd. La présente invention a pour but de fournir un appareil qui ne nécessite aucune installation à bord de systèmes tournants ou fixes pour fournir directement de l'énergie électrique ou convertir de l'énergie mécanique en énergie électrique et qui peut etre monts très aisément sur tout voilier faisant route à la voile sans aucune transformation de la structure de ce dernier. Ce but est atteint par un appareil comportant une machine dynamo-électrique qui comprend une partie fixe et une partie tournante coaxiales, appareil dans lequel, conformément à l'invention, ladite partie fixe est susceptible d'être reliée au bateau par un élément de liaison, ladite partie tournante est so solidaire de moyens d'entrainement susceptibles d'etre entraînés en rotation par le déplacement du bateau lorsque l'appareil est S*ergé, et les parties fixe et tournante sont montées dans un carter étanche. La machine dynamo-électrique est une machine fournissant du courant alternatif ou du courant continu. Cette machine est, par exemple, un alternateur du type utilisé pour les véhicules automobiles, un tel alternateur étant d'un encombrement réduit, d'une puissance largement suffisante et ne nécessitant que la présence à bord du voilier d'une simple batterie. Les moyens d'entraînement de la partie tournante de la machine dynamo-électrique sont une turbine, une ou plusieurs roues à aubes ou une hélice actionnées par l'eau lors du déplacement de l'appareil remorqué par le bateau. De préférence, ces moyens d'entraînement sont constitués par une hélice couplée sur l'arbre de la partie tournante et disposée à l'extérieur du carter qui est fixe ou formée par des pales fixées à la périphérie du carter. Avantageusement, les moyens d'entratnement de la partie tournante sont disposés dans un conduit formant venturi, conduit auquel l'appareil est relié au moyen de pales fixes radiales. Selon une autre particularité avantageuse de l'invention, les moyens d'entratnement sont couplés à la partie tournante de la machine dynamo-électrique par l'intermédiaire d'un multiplicateur. L'appareil peut etre relié au voilier par un cible souple à la manière d'un loch et, dans ce cas, est muni d'ailerons stabilisateurs. De préférence, l'élément de liaison est un bras rigide fixé au voilier de façon analogue à la tige de support d'un moteur hors-bord. L'appareil peut donc etre connecté très aisément au voilier sans adaptation particulière de ce dernier. D'autres particularités et avantages de l'appareil conforme à l'invention apparattront de la description faite ciaprès, à titre indicatif, mais non limitatif, en référence aux figures des dessins joints qui illustrent - figure 1 : une vue schématique en élévation et en coupe verticale médiane d'un appareil conforme à l'invention - figure 2 : une vue en élévation et arrière de l'appareil illustré par la figure 1 ; et, - figure 3 : une vue schématique, en élévation et à demi en coupe médiane verticale d'un second mode de réalisation d'un appareil conforme à l'invention. L'appareil illustré par les figures 1 et 2 est destiné à être immergé et remorqué par un voilier (non représenté), le déplacement relatif de l'eau par rapport à l'appareil s'effectuant suivant les flèches F (figure 1). Cet appareil comporte un carter I à section circulaire d'axe de symétrie 2. A l'intérieur du carter 1 est logé un alternateur 3 dont la partie fixe est solidaire du carter l,par exemple au moyen de pattes 4 fixées sur la paroi interne du carter 1. L'alternateur 3 est par exemple un alternateur du type utilisé pour les véhicules automobiles, sa partie fixe, ou induit, étant montée coaxialement autour de sa partie mobile, ou inducteur. Un tel alternateur est susceptible de fournir une puissance d'environ 70 à 200 w, donc suffisante pour les besoins à bord du voilier. La partie tournante de l'alternateur est montée sur un arbre 5 dont l'axe, dans l'exemple illustré, est confondu avec l'axe 2. L'arbre 5 est couplé mécaniquement à un arbre moteur 6 coaxial sur lequel est clavetée une hélice formée par une roue 7 munie de pales 8. La roue 7 est montée sur l'arbre 6 à l'extérieur du carter I, à l'avant de ce dernier dans le sens d'écoulement du liquide qui entrain en rotation les pales 8. Le carter I présente dans sa partie avant une section transversale décroissante et l'avant la du carter I constitue un palier de support de l'arbre 6 avec interposition d'un roulement étanche 9. Ce roulement est maintenu latéralement par une plaque de fermeture avant 10 vissée sur l'avant la du carter 1. X l'arrière du carter 1 est vissée une plaque de fermeture 11 qui forme palier de support de l'arbre 5 avec interposition d'un roulement 12, ce dernier étant maintenu latéralement par une plaquette 13 vissée sur la face arrière de la plaque Il. Une première pièce de révolution en forme d'ogive 14, d'axe confondu avec l'axe 2, est montée libre sur l'extrémité avant 6a de l'arbre 6 et une seconde ogive 15, également d'axe confondu avec l'axe 2, est vissée sur l'arrière de la plaque 11 et forme capot étanche. L'ensemble formé par le carter 1, la roue 7 et les ogives 14 et 15 présente une forme ovoïdale allongée propre à assurer sur son pourtour un écoulement satisfaisant du fluide d'entrainement des pales 8, ces dernières faisant intégralement saillie radialement à la périphérie dudit ensemble. De préférence, le carter 1 est monté coaxialement dans un conduit 16 au moyen de pales fixes 17 s'étendant radialement dans le conduit 16 et soudées sur la paroi externe du carter et la paroi interne du conduit 16. Ce conduit 16 forme venturi, présente, dans le sens d'écoulement F une section interne décroissante jusqu'au niveau de l'emplacement des pales 8 puis s'évase ensuite. La présence du venturi 16 permet d'accroître très notablement la pression exercée par le liquide qui s'y écoule sur les pales 8 et ainsi d'entraîner l'axe 6 à une vitesse de rotation élevée. Cette vitesse peut toutefois s'avérer insuffisante pour entraîner l'altérateur à une vitesse de travail satisfaisante, par exemple supérieure à 800 tours/minute.Aussi, l'arbre 6 est avantageusement couplé à l'arbre 7 par l'intermédiaire d'un multiplicateur 18 ayant un rapport de multiplication supérieur ou égal à quatre, par exemple égal à six, cette multiplication étant obtenue par un ou plusieurs trains d'engrenage à planétaire. L'appareil est relié au voilier au moyen d'un élément de liaison formé par un bras 19 fixé à une extrémité sur la paroi extérieure du venturi 16. Le bras 19 est profilé pour présenter une bonne pénétration dans l'eau. Ce bras 19 peut, à son autre extrémité, etre fixé au voilier à la manière de la tige de support d'un moteur hors-bord. Avantageusement le bras 19 est articulé en son point de fixation au bateau, afin d'immerger l'appareil par basculement du bras, et des moyens de verrouillage sont prévus audit point de fixation pour maintenir l'appareil immergé. L'appareil pourra etre immergé à l'arrière du voilier ou,de préférence, sousle voilier ou latéralement, pour éviter d'etre soumis aux turbulences engendrées par le voilier.A titre de variante, l'élément de liaison pourra etre un cible souple, l'appareil étant alors muni d'ailerons stabilisateurs radiaux fixés sur la paroi extérieure du venturi 16. Les connexions électriques entre le voilier et l'alternateur 3 sont réalisées par des conducteurs réunis dans un cable étanche 20. Le cible 20, sur son parcours entre l'alternateur 3 et le voilier, traverse le carter 1, longe une pale fixe 17, traverse le venturi 16 et longe l'élément de liaison 19. On notera que l'appareil ci-dessus décrit peut également remplir la fonction d'un loch. Il suffit pour cela par exemple de disposer un dispositif détecteur magnétique fournissant des indications relatives à la vitesse de rotation de l'arbre 5, les signaux émis par ce dispositif détecteur pouvant etre transmis à bord par un conducteur logé dans le câble 20. La figure 3 illustre schématiquement un second mode de réalisation de l'appareil représenté sur la figure 1, les éléments communs aux appareils illustrés sur ces deux figures portant les memes numéros de référence. Selon cette variante de réalisation, l'arbre 5 de la partie tournante est entraîné en rotation par des pales 21 fixées à la périphérie du carter 1 qui est donc mobile en rotation, et le carter 1 est, à sa partie avant la, solidaire -de l'arbre moteur 6. Les pales 21 ont de préférence la forme de pièces sensiblement rectangulaires cintrées, et chaque pale est fixée, par exemple soudée au carter 1 par l'un de ses grands côtés ou bord inférieur, L'astre grand côté étant le bord extérieur de la pale. Le carter 1 présente au moins dans sa partie médiane une forme conique ou cylindrique, dans l'exemple illustré, une forme cylindrique à section circulaire et les pales 21 sont fixées à la périphérie de cette partie cylindrique, leur bord inférieur étant incliné par rapport b une génératrice de cette partie cylindrique d'un angle compris entre 10 et 300, de préférence entre 18 et 200 et leur bord supérieur étant incliné dans le meme sens par rapport à cette génératrice d'un angle ss compris entre 35 et 550, de préférence entre 43 et 470. L'alternateur 3 et le multiplicateur 18 sont logés dans un bottier fixe 22 qui est supporté à sa partie avant par l'arbre 6 avec interposition d'un roulement 23. A sa partie arrière, le bottier 22 est prolongé par un manchon tubulaire 22a qui est supporté par une plaque 24 de fermeture arrière du carter 1, avec interposition d'un roulement 25, et qui forme palier de support de l'arbre 5, avec interposition d'un roulement 30. Le carter 1 est solidarisé avec l'arbre 6 par serrage au moyen d'un écrou 31, lequel maintient un roulement transversal 32 entre la paroi frontale du bottier 22 et une paroi interne radiale de la partie la du carter 1, ce roulement 32 isolant de façon étanche l'intérieur du boîtier 22 de l'espace entre le bot- tier et le carter 1. Une bague fixe 26 est montée à l'arrière et à l'extérieur du carter 1 sur la partie arrière 22a du boîtier 22 par l'intermédiaire d'une plaque 33 vissé sur cette partie arrière 22a et sur la bague 26, et une bague fixe 27 est montée sur l'avant et à l'extérieur du carter 1 avec interposition d'un roulement 28. Ces bagues 26, 27 permettent le support de l'appareil et sa liaison avec le voilier au moyen de pales fixes 29 fixées sur ces bagues et sur la paroi interne du venturi (non représenté) et au moyen d'un élément de liaison (non représenté) fixé sur la paroi externe du venturi. Les ogives avant et arrière 14 et 15 sont montées sur les bagues fixes 27 et 26. Le cabre 20 reliant l'alternateur 3 au voilier traverse la partie arrière fixe 22a du boitier 22 et la bague fixe 26 puis longe ensuite une pale fixe 29 et l'élément de liaison. Bien que dans ce qui précède, on a prévu dep-Qférence d'entratner la partie tournante de la machine dynamo-électrique au moyen de pales d'hélice, il est à remarquer que d'autres moyens d'entratnement peuvent etre utilisés, et en particulier une turbine ou au moins une roue à aubes montée coaxialement avec cette partie tournante. Par ailleurs, on pourra utiliser, au lieu d'un alternateur, une machine à courant continu avec aimant permanent, en prévoyant dans ce cas un circuit régulateur de tension. Enfin, les pales 17, 29 reliant la partie fixe de la machine dynamo-glectrique au venturi et en particulier celles situées en amont des pales mobiles 8, 21, pourront etre montées de façon à etre orientables afin de pouvoir moduler l'écoulement du fluide uers les pales mobiles. Ceci peut etre obtenu en montant ces pales 17, 29, dans le venturi, pivotantes autour d'un axe radial traversant la paroi du venturi et en prévoyant à l'extérieur de cette dernière des moyens pour orienter ces pales dans une position déterminée et fixer ces pales en cette position. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la fourniture d'énergie électrique à bord d'un bateau, notamment d'un voilier faisant route à la voile cet appareil comportant une machine dynamo-électrique qui comprend une partie fixe et une partie tournante coaxiales, caractérisé en ce que ladite partie fixe est susceptible d'être reliée au bateau par un élément de liaison, en ce que ladite partie tournante est couplée mécaniquement à des moyens d'entraînement susceptibles d'etre entraînés en rotation par le déplacement du bateau lorsque l'appareil est immergé, et en ce que les parties fixe et tournante sont montées dans un carter étanche. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement comporte une hélice couplée mécaniquement à la partie tournante. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite hélice est montée à l'extérieur dudit carter, ce dernier étant fixe. 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite hélice est formée par des pales faisant saillie à la périphérie dudit carter et solidaires de ce carter. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacune des pales est fixée sur une portion cylindrique de la surface extérieure du carter selon une ligne inclinée par rapport à une génératrice de cette portion cylindrique d'un angle compris entre 10 et 300 et en ce que le bord extérieur de chacune des pales est incliné par rapport à cette génératrice d'un angle compris entre 35 et 55 . 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement sont couplés à ladite partie tournante par l'intermédiaire d'un multiplicateur. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraine- ment sont disposés à l'intérieur d'un conduit ouvert à ses deux extrémités et formant venturi et en ce que ladite partie fixe est solidaire de pales fixées sur la paroi interne dudit conduit et s'étendant radialement dans ce conduit. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites pales fixées à la paroi interne dudit venturi et situées en amont desdits moyens d'entraînement en rotation dans le sens normal d'écoulement du liquide à l'intérieur du venturi sont orientables chacune autour d'un axe s'étendant radialement dans ledit venturi.