Brevet FR2366464A1 — publié le 19780428

La présente invention concerne un procède pour utiliser l'énergie de la pression d'un milieu extérieur constitué par un ou plusieurs fluides, sans qu'une différence initiale de niveau de la pression ou de différence de la pression soit nécessaire. Le champ drapplication du procédé selon l'invention peut etre considéré d'une façon générale, à titre d'exemple, dans le cas d'un milieu fluide extérieur, tel que la mer, l'air ou un mélange d'air et d'eau, comme c'est le cas à la surface de la mer. Il n'est pas nécessaire qu'il existe une différence quelconque de niveau dans l'espace dans lequel le procédé est utilisé. En utilisant le procédé pour un milieu de la façon décrite ci-aprèa, il est utilisé une énergie de ce milieu pour la convertir à une forme récupérable pouvant etre l'une des suivantes : de l'énergie électrique, de l'énergie de propulsion pour un élément mobile afin de provoquer le mouvement de cet élément (énergie cinétique), de l'énergie de propulsion pour un élément mobile pour obtenir une force de sustentation de cet élément, ou une combinaison des deux dernières énergies. D'après ce qui précède > le domaine d'application du procédé selon l'invention peut etre considéré comme étant la production d'électricité, la propulsion, par exemple un appareil de surface, l'eau étant le milieu dont énergie est utilisée, un appareil de surface, l'air étant le milieu dont l'énergie est utilisée, un engin sous-marin, l'eau étant le milieu dont l'énergie est utilisée, un véhicule automobile, I'air étant le milieu dont l'énergie est utilisée, un véhicule aérien ou un véhicule volant, l'air étant le milieu dont l'énergie est utilisée cette énergie pouvant etre utilisée pour déplacer le véhicule, sa sustentation ou pour une combinaison des deux, et d'autres utilisations. Les procédés connus pour utiliser l'énergie de la pression d'un milieu extérieur constitué par un ou plusieurs fluides nécessitent qu'il existe une différence initiale entre les pressions, c'est-à-dire une différence de pression. Par exemple, dans le cas d'une chute d'eau, la hauteur Qu différence de niveau est disponible et, d'une façon générale, cette différence de pression ou différence de niveau est transformée en énergie utilisable. De meme, avec des procédés actuellement connus, il est possible de récupérer l'énergie de la pression d'un ou plusieurs types s'il existe une différence initiale entre les pressions, de façon que, en connectant le cté haute pression au cté basse pression, il en rdsulte- un courant dont l'énergie peut etre récupérée. Cela signifie qu'il existe actuellement une limite à l'utilisation de l'énergie parce qu'il est nécessaire qu'il existe une différence entre les niveaux géométriques ou une différence entre les pressions pour pouvoir utiliser l'énergie, et cela seulement dans la mesure correspon- dant à la différence de niveau. La présente invention a pour objet de tirer parti de sources naturelles avec possibilité de récupérer l'énergie de la pression d'un milieu ou d'un milieu constitué par plusieurs fluides sans qu'il stit nécessaire qu'il existe une différence initiale de pression. De plus, quand il existe une différence initiale de pression, il est possible de tirer parti de l'énergie correspondant à la différence de niveau considérée ci-dessus plus de l'énergie obtenue selon l'invention, c'est-à-dire d'utiliser l'énergie d'un milieu d'une facon inconnue jusqu'ici, Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 représente schématiquement un système selon un mode de mise en oeuvre de l'invention; - la figure 2 est une vue en perspective d'une hélice pouvant etre utilisée pour établir une circulation daus un système selon l'invention;; la figure 3 reprdsente l'hélice te la figure 2 dans un conduit; la figure 4 représente une pompe électromagnétique pour établir la circulation et - les figures 5 à 7 représentent des variantes de systèmes selon l'invention. Suivant un mode de mise en oeuvre, l'invention comporte l'utilisation des moyens suivants. Un système ou des systèmes de conduits dans lesquels est établi un courant appelé le c@urant primaire. Ce système de conduits peut avoir la forme représentée sur la figure 1 suivant laquelle sont produits des courants tels que ceux considérés ci-après. Un dispositif convenable pour communiquer de l'énergie au fluide ou aux fluides formant le milieu extérieur et pouvant produire le courant appelé courant primaire. Un appareil pour recevoir énergie et pouvant récupérer énergie des courants etablis dans les conduits quand toute l'énergie n'est pas récupérée sous la forme d'énergie de propulsion et/ou de sustentation, l'appareil récepteur n'étant pas nécessaire si toute énergie récupérée est utilisée pour la propulsion et/ou la sustentation. Un système de conduits convenable pour établir des courants du fluide ou des fluides constituant le milieu exterieur. Par exemple, quand le milieu extérieur est l'eau de mer, le système est placé dans lteau de mer. Un dispositif convenable pour établir le courant primaire, ce dispositif pouvant être un élément propulseur, une pompe centrifuge, un compresseur, un dispositif à piston, etc., et meme une pompe électromagnétique pouvant faire circuler le fluide dans lequel le système de conduits est immergé. La figure 2 représente schématiquement une hélice de propulsion 1 qui peut aussi etre une pompe centrifuge, un compresseur, un dispositif à piston etc., ce dispositif propulseur etant positionné pour établir le courant primaire dans le conduit 2 de la figure 1, de la façon indiquée sur la figure 3, le dispositif propulseur étant entraîné par un ou plusieurs moteurs d'une façpn connue. La figure 3 représente sebématiquement un élément propulseur 1 entrainé par un moteur 4 situé à l'extérieur du conduit 2 et qui entraine l'élément propulseur 4 par l'intermédiaire d'arbres et d'engrenages, non représentés. Cependant, le moteur peut etre situé à l'intérieur du conduit 2 pour former un groupe motopropulseur, de n'importe quelle façon connue. L'utilisation de l'élément propulseur 1, tel qu'une hélice une pompe ou n'importe quel autre dispositif pouvant communiquer de l'énergie à l'eau remplissantle conduit 2, provoque le mouvement de cette eau pour constituer ce qui a été appelé le courant primaire, parce que la section d'entrée 2a est plus large que la section finale 2b et que, par suite, il est obtenu dans la section 2b une pression inférieure à celle existant dans la section 2a et, de ce fait, inférieure à la pression extérieur En considérant la figure 1, cette pression négative s'étend jusqu'S la section 5, qui représente une extension de la section 2, en raison des lois de transmission des pressions dans les fluides. Cette pression négative provoque ainsi l'aspiration de fluide à travers le conduit 6 sous l'action de la pression extérieure. Le meme effet est provoqué dans les conduits 7 et 8 et,quel que soit le nombre supplémentaire de conduits, il en résulte en résumé une aspiration additionnelle de fluide avec un volume bien supérieur à celui du courant primaire considéré ci-dessus. Ce courant total représente une énergie pouvant entre récupérée au moyen d'un appareil récepteur décrit ci-après ou simplement sous la forme de propulsion du fait des réactions entre le courant et le conduit, ou bien des deux façons. Pour tirer parti de l'énergie uniquement au moyen d'un appareil rdeepteur, il est essentiel d'ancrer l'appareil afin qu'il ne bouge pas, pour compenser les effets de la poussée par rédaction. Ci-aprds est considérée l'utilisation des pompes éectromagnétiques pour créer le courant primaire. La pompe électromagnétique comporte un corps prismatique 9 avec deux plaques conductrices 10 et 11 sur les surfaces intérieures, ces plaques étant l'une en face de l'autre dc la façon représentée sur la figure 4. Ces plaques 10 et 11 sont connectées à une génératrice de courant électrique ou à une source d'énergie électrique maintenant une différence de potentiel entre les plaques. Ce corps tubulaire 9 étant immergé dans un milieu conducteur de l'électricité, par exemple de l'eau de mer, des lignes de courant électrique transversales au milieu sont établies. De meme, du fait d'un circuit magnétique, une induction magnétique 12 est établie perpendiculairement, de la façon indiquée sur la figure 4. En raison des lois de l'électromagnétisme, une réaction a lieu entre l'induction magnétique 12 et le courant, ce qui se traduit par une force de propulsion provoquant le courant primaire considéré ci-dessus. Ces lignes de courant électrique peuvent aussi etre établies par un arc électrique dans le milieu fluide d'après les techniques connues, et ce courant provoque la force de propulsion résultante par réaction du champ magnétique avec l'arc ou les arcs électriques ainsi établis. Evidemment, le corps tubulaire 9 constituant la pompe électromagnétique doit avoir une section d'entrée supérieure à la section de sortie, cet élément constituant le conduit 2 de la figure I, ou bien un conduit convergent raccorde à la sortie pour obtenir la dépression provoquant l'aspiration de fluide additionnel. L'appareil récepteur est considéré ci-après. L'app-a reil récepteur peut être un élément propulseur 13, tel qu'une turbine de Kapan ou une turbine d'un autre type, par exemple une roue de Pelton, ou une combinaison des deux utilisant le courant établi dans le conduit. Dans ce but, la turbine ou autre élément propulseur sera placé, par exemple dans le conduit traversé par le courant, de la façon indiquée sur la figure 5. Bien entendu, la rotation de la turbine ou autre provoquée par le courant dans le conduit est transmise par des arbres et des engrenages, par exemple à une génératrice de courant électrique 14 pour la production de courant électrique utilisable. Un diagramme a été établi en ce qui concerne la transmission du mouvement par des arbres et des engrenages pour l'entrainement de la génératrice. L'élément propulseur ainsi que la turbine ou autre appareil récepteur connu pour utiliser l'énergie du courant sont assemblés d'après des techniques connues et il en est de meme pour l'accouplement à la génératrice de courant électrique. Bien entendu, le dispositif etablissant le courant primaire, le système de conduits et l'appareil récepteur forment un ensemble rigide pour pouvoir utiliser l'énergie du courant dans le cas d'un appareil recepteur ou pour produire le courant primaire dans le cas d'un dispositif établissant ce courant. Le fonctionnement, selon que le procédé est utilisé pour la propulsion ou la récupération d'énergie, par exemple d'energie électrique, est considéré ci-après. I1 sera d'abord considéré le cas de la propulsion. La figure 6 montre schématiquement l'utilisation du procédé pour la propulsion avec un élément propulseur pour établir le courant primaire, et la figure 7- montre l'utilisation d'une pompe électromagnétique. En accord avec ce qui a été indiqué ci-dessus, et en raison du courant primaire établi dans le conduit 2 par le dispositif décrit ci-dessus, une pression apparaît dans la section 2b et elle est transmise aux sections 6a, 7a, 8a, etc. En raison de ces dépressions ou pressions inférieures à la pression extérieure, l'aspiration d'un courant additionnel es établie à travers les conduits 6, 7, 8, etc. Comme la pression dans la section 2a est inférieure à la pression dans la section 2b la vitesse dans cette dernière partie sera supérieure à la vitesse dans 2a, une variation de la quantité de mouvement ayant lieu et produisant en conséquence une poussée dans la direction opposée agissant sur le conduit 2 précité et par suite sur tout ce qui constitue un ensemble unitaire avec ce conduit. De façon analogue, le courant additionnel réagit avec le conduit qu'il traverse 6, 7, .8, etc. et avec le conduit de sortie, donnant lieu à un système de pressions et de réactions produisant une poussée sur le conduit mentionné ci-dessus, dans la direction opposée à la sortie du courant total. En conséquence, il se produit le phénomène suivant. Un Un courant primaire est établi par la contribution d'énergie. Ce courant primaire provoque une dépression dans la section 2e (figure 1), ce qui, à Son tours provoque un courant dans le conduit 6, la dépression s'étendant aux sections 7a, 8a, etc. et provoquant l'écoulement à travers les conduits 7, 8, etc. L'ensemble de ce courant additionnel est produit par les dépressions considérées ci-dessus de façon telle qu'à la sortie du courant vers l'extérieur il existe aussi une dépression, c1est-à-dire que la sortie ait lieu dans une dépression. En accord avec le théorème de Bernoulli, cela représente une plus grande vitesse d'écoulement à la sortie qu'à l'entrée, ce qui constitue la variation de la quantité de mouvement provoquant la poussée de réaction sur le conduit. Bien entendu, en tenant compte que la valeur de la quantité de mouvement est vectorielle et pour trouver sa variation, il est nécessaire de soustraire les vecteurs, D'après ces considérations, il apparaît qu'avec ce système l'énergie est utilisée seulement pour créer le courant primaire et la poussee produite par ce courant et qu'en raison du courant supplémentaire il est obtenu une poussée bien supérieure précisément à cause de ce courant. En raison de la poussée totale produite, l'élément mobile commence à etre déplacé jusqu'à ce que les forces de résistance au mouvement équilibrent la poussée totale. Pour une meilleure compréhension, il est considéré ci-apres les facteurs d'énergie en cause. Quand l'élément mobile est à l'arrêt soit parce qu'il est ancré, soit parce que l'énergie par unité de temps débute, on considère les termes suivants Ep = énergie par unité de temps due à la pression extérieure et à la vitesse à l'entrée d'après le courant primaire, W = énergie par unit de temps communiquée au courant primaire par l'appareil produisant celui-ci, Ea = énergie par unite de temps due à la pression extérieure et à la vitesse en accord avec le courant additionnel, Er = énergie par unité de temps due à la pression et a la vitesse à la sortie d'après le courant sortant. Cette pression à la sortie est inférieure à celle qui correspondrait au fluide à à l'état d'arrêt, c'est-à-dire sortant dans une dépression. En appliquant le principe de la conservation de l'énergie, il vient : Epm + Wm + Eam = Erm + Esm + Tm (1) Autrement dit, en considérant seulement W, des quantités supérieures d'énergie provenant du milieu (Ep - Ea) sont mises en jeu. Ea peut devenir bien supérieure a Ep et W, cela dépendant de ltexistence d'un nombre suffisant de conduits pour permettre un courant additionnel suffisant. Cependant, quand l'élément mobile est en mouvement, en supposant une vitesse d'quilibre, il existe la relation suivante Epm + Wm + Eam = Erm + Esm + Tm (2) T étant l'énergie par unité de temps utilisée pour maintenir le mouvement m de l'élément mobile et celle destinée à surmonter les forces de friction et de résistance au mouvement en avant, Epm, Wm, Esm, Erm, Eam ayant les mêmes significations que ci-dessus, mais pour l'élément mobile en mouvement. Par suite, il en est déduit qu'avec une énergie communiquée au courant primaire W il est mis en jeu ou il est retranché du milieu une quantité (Ep + Ea ) supérieure, bien entendu, à (W ) parce que cela concerne les courants bien supérieurs. Avec un nombre suffisant de conduits, le courant additionnel est bien supérieur au courant primaire. En considérant le second nombre de l'équation, il existe un nouveau terme (Tm) qui est énergie par unité de temps utilisée pour la propulsion. (Esm) est l'énergie sortant du fait de l'éjection du courant, de sorte que, par unité de consommation ou de volume, ce terme représente le facteur de Bernoulli du jet sortant. (T ) est engendre en raison des forces de poussée 'résultant du courant primaire, et spécialement du courant additionnel qui est bien supérieur, d'où il résulte que Tm est à son tour bien supérieur a w qui découle seulement du courant primaire. Cela peut etre facilement vérifie et calculé par les formules classiques de la mécanique des fluides. I1 en résulte ce qui suit. Par le procédé selon l'invention, une énergie W m est appliquée et une valeur bien supérieure (Tm) est utilisée en raison du fait que cela est obtenu aux dépens des énergies Ep~ et Ea~ provenant m du milieu extérieur. Il est ainsi obtenu ce qui a été appelé l'utilisation d'énergie provenant du milieu extérieur sans qu'il qu'il y ait une différence initiale de niveau ou une différence initiale des pressions. Cela conduit évidemment à la conséquence que l'énergie du jet sortant Es et, de ce fait, son facteur de Bernoulli, qui la devrait etre Es divisée par le volume du courant sortant, sont inférieurs m à ce qui correspondrait dans le cas du milieu au repos, c'est-à-dire en l'absence d'utilisation de l'énergie. Cela veut dire que ce processus affaiblit le facteur de Bernoulli du milieu à la sortie et c'est cet affaiblissement qui est utilisé et qui est récupéré. En raison de cela comme il a déja été expliqué, une dépression existera à la sortie et le fluide extérieur sera forcé à circuler par l'influence de cette dépression à la sortie. Ce fluide extérieur, qui n'est pas passé à travers les conduits, a un facteur de Bernoulli élevé et, en agissant sur le jet sortant dont le facteur de Bernoulli est faible, il renforce celui-ci ou, autrement dit, la diminution du facteur de Bernoulli résultant de l'extrac- tion de l'énergie récupérée en propulsion est diluée dans la masse du fluide sortant, jusqu'à ce que le facteur de sérnoulli atteigne une valeur correspondant à-un état de repos. .L'explication de cela est considérée en fonction de la mécanique des fluides. Tous les problèmes des fluides sont expliqués de façon physico-mathématique par un système d'équations concernant l'hydraulique et englobant les pertes de pression statique et certaines conditions environnantes. Avec le procédé selon l'invention, les conditions environnantes sont celles pour lesquelles le jet sortant final a lieu dans une dépression du fait de l'établissement d'un vide dans les sections mentionnées ci-dessus du système ou des systèmes de conduits. Bien entendu, à l'arrêt de la production du courant primaire, quand W n'est pas provoqué, la dépression interne cesse d'exister m petit à petit et le processus s'arrete. Il sera maintenant considéré le cas de la récupération d'énergie. D'après ce qui a été dit jusqu'ici, il est coastaté la similitude de ces cas avec le cas précédent. Ce qui est recherché est que le système de conduits ne bouge pas et que toute l'énergie-récupérée le soit dans l'appareil récepteur déjà décrit et, par suite, il est nécessaire d'ancrer correctement le système de conduits pour qu'il s'oppose aux forces de poussée et que le système de conduits soit immobilisé. Dans ce cas, comme dans le cas précédent, le jet final échappe affaibli précisément du fait que l'énergie a été utilisée dans L'appareil récepteur. Incidemment seulement, il reste à ajouter que, dans le cas de la récupération d'énergie-par l'appareil récepteur, des systèmes de conduits latéraux similaires à ceux déjà décrits peuvent être utilisés, en plus de l'appareil de récupération, afin d'augmenter l'énergie du courant sortant (conditions Bernoulli) du fluide à Sa sortie dans le milieu extérieur Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut etre mise en oeuvre suivent d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour utiliser énergie de la pression d'un milieu extérieur constitué par un ou plusieurs fluides2 caractérisé par l'utilisation d'au moins un système de conduits à travers lequel le fluide ou les fluides pénètrent a partir du milieu extérieur pour sortir ensuite pour être réincorporés dans ce milieu, avec établissement d'un courant produit par l'énergie communiquée par un appareil, ce courant provoquant une dépression dans au moins une section de conduit, de façon telle que énergie résultant de cette dépression soit utilisée par l'appareil récepteur, cet appareil pouvant etre omis quand l'énergie n'est pas utilisée ou quand l'énergie est utilisée sous la forme de propulsion. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par la production de énergie sans qu'il soit nécessaire qu'il existe une différence initiale de niveau ou de pression, cette énergie étant convertie à une forme récupérable telle que de l'énergie électrique2 de l'énergie pour la propulsion d'un blément mobile avec ou sans sustentation et des combinaisons de ces énergies.