Brevet FR2386180A1 — publié le 19781027

La présente invention concerne la production de l'énergie électrique et les machines dynamoélectriques. ha production d'énergie électrique est liés actuellement â partir d'une autre forme l'énergie, la transformation s'effectuant dans des usines auxquelles on donne généralement le nom de "centrale". Suivant que pour cette transformation lion fait appel soit à l'énergie provenant de la combustion de certains corps, soit à l'énergie résultant de la chûte d'une certaine masse d'eau, soit enfin à d'autres formes d'énergies telles que lténergie des marées ou du vent, l'usine est dite t thermique, hydracolique, marémotrice, éolienne. Outre le codt important des combustibles comburants, st leur acheminement, la transformation nécessite dans le cas d'usine thermique, des installations importantes st onéreuses, comprenant notamment : - l'alimentation et l'acheminement du combustible vers les chaudières - l'alimentation en eau - uné chaufferie groupant les chautières - une salle de machine groupant les machines principales telles les turbines. Dans le cas d'usine hydraulique, les installations nécessitent des investie- sements énermes du premier établissement dépendant essentiellement de la confi- huration géographiqile st du régime du cours d'eau qui les alimente. De plus la construction de ces usines provoque des modifications importantes aux aites naturels, transformant les équilibres que la nature a mis des millions d'années pour rendrs notre pianote habitable. Dans le cas d'utilisation de lténergie des mers, marémotrice ou thermiques le temps d'utilisation annuelle à pleine puissance est réduit, et la puissance instantanés est nulle ou tTèS faible Dans le cas d'utilisation de l'énergie éclienne, il existe en fait que de petits aérogénérateurs pour usage privé dont le rendement médicore empêche toute extension importante, les générateurs d'essai à grande puissance ont également été montés mais le bruit des pâles empêche tout habitat humain à proximité. On remarque enfin que dans tous les cas, l'énergie électrique produite est obtenue à partir d'un mouvement rotatif d'un axe de turbine, de dynamo ou autre appareil dont la vitesse de rotation forcement réduite ne permet pas d'obtenir un rendement satisfaisant. C'est donc pour obvier à ces inconvénients qu'il est apparu nécessaire de realiser un générateur d'électricité formant un ensenùle autonome flottant commandé par le déplacement de l'eau faisant l'objet de la présente invention. Suivant une première caractéristique, ce générateur d'électricité est établi à partir d'un solide volumétrique creux de toutes sections, de préférence ré volutive dont le dimensionnement autorise sa flottabilité dans le fil naturel d'un flenve, torrent ou autre cours d'eau naturel ou non ; régime régulier ou irrégulier, chutes d'eau... ; le dit solide volumétrique flottant étant nonté à libre rotation autour d'un axe fixe débordant, dont les artrémités sont reliées d'une manière souple et réglable à fils poste d'ambrage pour autoriser ainsi au moyen de pales ou aubes disposées axialement ou angulairesent à la pô- riphérie extérieure du dit solide volumétrique son chtraînement à grunde vitesse par l'énergie engendrés par la fil de l'eau ; des générateurs électriqus disposés perpendiculairement ou en étoile suivant toutes direct Ions à l'intérieur du solide volumétrique étant relies mécaniquement de par leurs stator à l'axe fixe, tandis que leurs rotors étant entrains en rotation à grande -vitesse par la périphérie interne ou externe de grand diamètre du solide tournant au moyen de dispositifs à friction ou a engrènement pour autoriser ainsi le fonctionne- ment simultané de l'ensemble des générateurs pour la production d'un courant électrique capte par des fils électriques de sortie. Suivant une autre caractéristique le moyen d'entraînement des rotors est obtenu par des têtes montées à l'extrônitô d'un axe solidaire de chaque rotor pour agir par friction engrènement ou autrement sur chaque face d'un flasque reliant diamétralement l'intérieur de chaque solide volumétrique et suivant leur plus grand diamètre de manière à obtenir une multiplication de vitesse. Suivant une autre caractéristique et en variante, le moyen d'entraînement des rotors est obtenu par des têtes avec pignons coopérant avec les dentures des faces opposées et pennées d'une couronne circulaire montée ertièrement suivant le plus grand diamètre de l'intérieur de chaque solide volumétrique. Suivant une autre caractéristique, a fixation des stators par rapport à axe fixe autorise un pivotement angulaire de chaque générateur de manière à permettre la variation du diamètre d'entraînement des têtes de chaque face du flasque de manière à autoriser une variation de la vitesse d'entraînement des rotors. Suivant une autre caractéristique l'axe fixe débordant d'un ou d'une pluralité de générateurs montés indépendamment ou accouplés entre eux est relié de par ses extrémités a un poste d'amarrage au moyen de cables, filins ou même par une ossature. Dans le cas d'amarres celles ci peuvent autre divergentes ou convorgentes par rapport aux extrémités du dit axe et disposées obligatoirement en amont pour assurer la retenue. Ces amarres, e général, amc moyen cmpensateur autorisant leur dôplacement élastique en cas de choc, sont de préférence reliées électriquement à un système d'alarme dont le déclenchement est assllre en cas de choc imprêvu avec un engin flottant tel que bateau ou encore en cas de rupture. Des amarres de préférence fixes disposées on aval pouvent être également montées convergentes ou divergentes et relises électriquement au système d'alamme. es caractéristiques et d'autres encore ressortiront bien de la suite de la description. Four fixer l'objet de l'invention, sans toutefois le limiter, dans le dessin annexé - la figure 1 est une vue schématique dtun générateur d'électricité flottant utilisant l'énergie motrice de l'eau, immergé partiellement et amarré dans un courant d'eau. - la figure 2 est une vue extérieure et en plan correspondant à la figure 1. Le tracé en traits mixtes illustre des amarres convergentes. - la figure 3 est une vue de profil, illustrant le montage d'une pluralité de volumes tournants sur- un même axe fixe et amarré. - la figure 4 est à plus granae échelle une vue partielle et en coupe d'un générateur électrique dans le cas d'entraînement par courorne dentée de chaque rotor0 - la figure 5 est à plus petite échelle une vue en coupe diamêtrale d'ensemble d'un générateur électrique flottant dans le cas d'entraînement par friction de chaque rotor. - la figure 6 est une vue de profil en coupe transversale suivant l'axe A-A de la figure 5. Les générateurs électrique étant représentés extérieurement. Afin de rendre plus concret l'objet de l'invention, on le décrit maintenant sous des formes non limitatives de réalisation. Ce générateur d'électricité flottant, utilisant l'énergie motrice de l'eau, comporte essentiellement un volume extérieur creux ou coque 1 en toute matière appropriée et en toute forme révolutive de préférence, telle que sphère, dont le dimensionnement autorise sa flottabilitô compte-tenu des organes générateurs logée dans sa partie cranse cu éventuellement à l'oxtérieur. Cette coque extérieurs 1 réalisée en plusieurs éléments assemblés est monte librement tournante par l'intermédiaire de roulements, ss billes ou autres R et de joints appropriés J sur un axe diamétral 2 dont les extrémités débordan- tas 2-2 , comportent des moyens d'articulations tels que têtes à rotules 3 permettant la fixation de lignes ou filins d'amarrage 4 convergents ou divergents disposôs en amont et en aval et tendus élastiquement par ressorts ou autres moyens, tout en pouvant être orientès dans toutes les directions.Les extrômitôs opposées de ces amarres 4 peuvent être fixées soit au fond du cours d'eau, soit encore sur la berge par tout moyen connu tel que poste damarrage, scellement dans un massif de bâton ou à tous corps morts. Un système de sécuri- té relie électriquement à ces amarres 4 autorise de par son déclenobament en cas de choc ou rupture, l'intervention d'un service de décurité. La coque 1 forme extérieurement sur sa périphérie des aubes ou palettes 5 réalisées par exemple sous forme de volumes fixes ou rapportés et disposés suivant le sens de rotation autour de l'axe 2. Ces subes 5 peuvent être logées à l'extéeirue t symétriquement ou angulat rement par rapport au plus grand diamètre de la périphérie de la coque 1 ou encore directement autour des parties débordantes de l'axe 2 comme illustré figure 3, tout en étant solidaires de la dite coque 1 de manière à augmenter sa vitesse'de rotation. Cette coque 1 ainsi définie extérieurement, constitue un volume autonome flottant dans le fil d'un cours d'eau naturel ou non, tel rivière, fleuve, estnaire torrent au encore au bora de mer pour utiliser le flux et le reflux suivant un niveau réglable en hauteur par l'intermédiaire des amarres souples qui permettent ainsi de déjauger ou d'enfoncer la dite coque suivant les caprices de l'eau, L'énergie engendrée par le courant d'eau agissant sur les aubes 2 pour permettre l'obtention d'un mouvement révolutif de la coque 1 autour de l'axe 2 qui reste fixe. Ltintérieur de la coque 1 forme une cavité 11 de préférence de mgme profil que sa partie extérieure et d'un grand dimensionnement pour autoriser le logement d'une pluralité de générateurs électriques, dynamos, alternateurs, et l'entraînement en rotation de leur rotor. A cet effet, la coque 1 reçoit axialement et intérieurement dans sa cavité 11 un un flasque 6 en un ou plusieurs éléments disposé de préférence perpendiculairement à l'ase 2 et entratné circulairement en rotation de par sa périphérie extérieure solidaire de la dite coque 1. Les générateurs électriques 7 disposes concentriquement et angulairement soit dans un seul ou plusieurs plans diamétraux passant par l'axe 2, comme illustre figure 4, soit encore en étoile, comme illustré figure 5 et 6 ou encore suivant toute autre disposition symétrique ou non, se présentent respectivement avec une partie fixe 7 constituant le stator qui est relié directement sur l'axe 2 au moyen de pattes 8 ou autrement et dont le rotor 0 est entrainô en rotation au moyen de son axe 9. Cet axe 9 se prolonge extérieurement par une tête 10 s'accouplant à un arbre ll mobile axialement par coulissement et rappelé en position extérieure de débordement par un moyen élastique tel que ressort à boudin 12, bagues élastiques ou autres moyens équivalents. Â son extrémité cet arbre 11 reçoit en bout une tête profilée 13 qui agit par friction sur la face correspondante du flasque 6 suivant un diamètre déter- minô de manière à autoriser lors de la rotation de la coque 1 1, l'entraînement rotatif de l'axe 9 et par suite du rotor 7 suivant un rapport multiplié autorisant une grande vitesse. En variante, le rapport de vitesse d'entraînement et la souplesse de l'arbre li solidaire du rotor 75 peuvent être modifiés, comme illustre figure 5 en montant la patte de fixation 8 du stator 7 à articulation autour dtun axe 14 solidaire de l'axe 2. De ce fait, l'ensemble de la dynamo ou alternateur peut pivoter angulairement autour de l'axe 14 de manière à présenter la tête profilée 13 en friction sur le flasque 6 suivant un cercle d'entrainement de diamètre variable autorisant la réduction de vitesse. Suivant la réalisation en variante illustrée à la figure 4, la coque 1 reçoit intérieurement dans sa cavité 1 une couronne circulaire 15 dont les faces sont dentées en 151 pour autoriser 1'engrènement avec les têtes dentées correspondantes 16 montées en bout des artges d'entraînement 11 des rotors 7 correspondants. La connection électrique des dynamos ou alternateurs est obtenue par des fils ou barrettes de liaison judicieusement isolés et logés dans l'intérieur de l'axe et des amarres soit encore par des fils débouchant du fil de l'eau quel que soit son-niveau. n est bien évident que ce générateur d'électricité de toute puissance et dimensions appropriées peut être partiellement immergé dans des torrents, chutes d'eau, fleuve, estuaires et au bord de mer avec des amarres souples et extensibles permettant de suivre le flux et le reflux, sans toutefois exclure des amarres rigides sous forme d'ossature. Les avantages ressortent bien de la description et on souligne en particulier : - la facilité de pose sans modification des sites et sans perturber l'écologie tant humaine que générale. - la possibilité de montage sur un mgme axe fixe d'une pluralité de coques i entrainôes séparément ou encore simultanément par suite de leur accouplement - le prix moyen réduit de l'installation. L'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu1è ceux des modes de réalisation de ses diverses parties ayant plus spécialement été indiquées ; elle en embrasse au contrainre toutes les variantes. - REVENDICATIONS -1- Générateur d'électricité flottant utilisant lténergie motrice de l'eau, caractérise par le fait qu'il comprend un solide volumétrique creux de forme révolutive et pouvant flotter ou naviguer dans un cours d'eau natures ou non ; le dit solide formant coque ôtant monté à notation libre autour d'un axe fixe horizontal dont les extrémités déhordantes e ont reliées par des amarres régla- bles et souples à un poste d'amarrage, tandis- que sa périphérie conprend cu forme des aubes en vue de son entraînement en rotation Far l'énexgie engendrée par le courant ou chute dteau ; la dite coque tcurnante autorisant intérieurement de par sa section creuse volumétrique ou extérieurement le montage d'une pluralité de générateurs électriques disposés dans un mSme plan ou dans des plans convergents ou non, dont chacun d'eux est relié mécaniquement de par son stator a l'axe fixe, tandis que le rotor est entraîné en rotation par la péri- phérie de la dite coque au moyen d'un dispositif à friction ou à engrènement pour autoriser de par l'ensemble des dits générateurs la production du courant électrique. -2- Générateur électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif à friction de chaque générateur est obtenu par une tête mon- tée à l'extrémité d'un arbre rappelé élastiquement et solidaire du rotor pour agir en appui sur l'une des faces d'un flasque reliant diamétralement ou non l'intérieur de la section creuse de la coque et suivant le diamètre approprié de manière à constituer un multiplicateur de vitesse. -3- Générateur électrique suivant les revendications 1 et 2 prises ensemble, caractérisé par le fait que la stator de chaque Générateur est monté à arti- culation sur l'axe fixe pour permettre son pivotement angulaire, réglable ou non, par rapport au flasque de manière à présenter la tête d'entraînement sui vant un cercle de diamètre variable autorisant la variation de vitess e. -4- Générateur électrique suivant les revendications 1, 2 et 3 prises ensemble caractérise par le fait que la coque revoit intérieurement une couronne circulaire dont les faces opposées sont dentées pour autoriser l'engrènement de tR- tes montées en bout des arbres coulissants rappelés élastiquement et solidaires des rotors. -5- Générateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les aubes rapportées ou non sous forme de volutes sont disposées extérieu rement sur la. périphérie de la coque suivant le sers de rotation autour de l'axe fixe. -6- Générateur électrique suivant les revendications 1 et 5 prises séparément caractérisé par le fait que les aubes solidaires de la coque sont disposées autour des parties débordantes de l'axe fixe -7- Générateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les amarres convergentes ou divergentes sont réglables longitudinalement pour permettre a' la coque de s'adapter au niveau d'eau. - Générateur électrique suivant les revendications 1 et 7 prises séparément caractérisé par le fait que les amarres réglables sont montées élastiquement en amont par l'intermédiaire de tambours rappélés circulairement par ressorts, pour s'adapter au niveau d'eau. -9- Générateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la connection des générateurs est obtenue par des fils ou barrettes de liaison logés dans l'intérieur de l'axe fixe. lO Générateur électrique suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les coques peuvent être assemblées entre-elles et montées sur un m8me axe fixe.