Brevet FR2479344A1 — publié le 19811002

L'invention a pour objet un procédé pour la fourniture d'énergie, en particulier d'éner9ie électrique, à partir du vent ou plus généralement de tout fluide en mouvement et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé, On connait déjà de multiples dispositifs permet tant de fournir de l'énergie électrique à partir par exemple de la force du vent dont la plupart sont en fait des améliorations des éoliennes connues depuis fort longtemps On est très limité dans ce genre de dispositifs pour plusieurs raisons. Tout d'abord il s'agit de constructions fixes et très massives.En outre, et ce point est essentiel, on se heurte, lorsque l'on atteint des vi- tesses de rotation élevées, à des problèmes considérables de résistance des matériaux. 1 faut de plus un montage extrêmement recuis pour assurer lSequilibre parfait en rotation des pales. Enfin les éoliennes pour la production dSénergie électrique pos- sèdent une limite inférieure de vitesse de vent en dessous de la- cuelle elle ne peuvent fonctionner. La présente invention a pour objet de pallier ces inconvénients en proposant un dispositif pour la production dge- nergie à partir de fluide en mouvement, dispositif caractérisé par le ai qu'il se compose d'un manège circulaire constitué de au moins trois éléments d'entrainement tels que voiles ou aubes supportés par desr mats espacés régulièrement sur une coque annu- ladre mobile en rotation autour de son axe, lesdits éléments étant assujettis à un déplacement mécanique lors d'une rotation du manège de 35Q tel qu'ils subissent par rapport à la coque annulaire qui les supporte une rotation de 180 . Cette réalisation part de la constation que l'on peut faire lorsque l'on fait accomplir à un bateau à voile une rotation de 360 . Le bateau est porté par le vent sur la quasi totalité de la circonférence ainsi parcourue, et on a représente à la figure l en annexe la position de la voile du bateau pendant cette rotation1 Il apparait que la voile ne tourne en fait que de 1800. Partant de là, si on dispose conformément à l'in Invention au moins trois ensembles mat-voile sur une coque annulaire mobile en rotation, les mats étant répartis angulairement de manière régulière, et si on munit l'ensemble d'un système permettant le placement des voiles au vent identique au placement des voiles du bateau de la figure 1, on réalise un ensemble auto nome qui, si conformément à une autre caractéristique de l'invention on le munit d'un gouvernail pour l'orientation stable et précise au ventlest constamment sollicité par le vent dans chacune des positions optimales des voiles, Il en va de meme si l'on dispose dans un courant fluide, de l'eau par exemple, des aubes disposées de la meme ma ni ère sur un manège, Le dispositif conforme à l'invention sera monté sur un support central fixe comportant des moyens de transformation de la rotation du manège en énergie électrique, tels que par exemple des dynamos1 I1 pourra être placé aussi bien sur terre que sur mer ou dans un courant fluide, L'invention a egalement pour objet, plus générale ment, un procédé pour la production d'énergie à partir de fluide en mouvement, procédé caractérisé par le fait que le fluide en mouyement fait se mouvoir. des éléments d'entrainement en rotation autour d'un manège de manière telle que dans chacune de leurs por sitions les éléments d'entrainement -reproduisent la position optimale portante de la voile d'un bateau à voile par rapport à une direction du yent parallèle en cette position à celle dudit fluide en mouvement, On comprendra mieux l'invention à l'ide de la description ci-après d'un mode de réalisation préféré et des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 schématise le positionnement relatif des voiles d'un bateau lorsque celui-.ci effectue une rotation de 3600 pour une direction de vent donnée F - la figure 2 est une vue schématique en plan du dispositif selon l'invention pour la récupération d'énergie à partir du vent - la figure 3 est une yue en coupe du système mécanique de guidage des voiles et du système de transformation en énergie électrique - la figure 4 est une yue schématique en plan d'un dispositif selon l'invention pour la récupération d'énergie à partir d'eau. La figure 1 illustre clairement que pour une rotation du bateau de 360 , sa voilure n'effectue en fait qu'une rotation de 1800, On a représenté figure 1 six positions intermédiaires A, B, C, D, Eç F, de la voile (1) schématisée également par la bôme ou vergue (2), représentée ici sous la forme d'une pièce unique monobloc. Si l'on suppose que le bateau considéré opere une rotation exacte selon une circonférence de centre O, c'est en fait le milieu M de la vergue (23 qui se déplacera selon cette circonférence, I1 est intéressant de suivre ici l'éx volution de l'angle formé par le rayon OM lors du déplacement du bateau avec la position de la vergue (2).En A, cet angle est de 00 ou 1800 et il évolue respectivement de la position B à la position F de 30 à 1500, Puis on revient en A, où l'angle est de nouyeau de 0 ou 1800, Dans toutes les positions de la voile, c'est à chaque fois la position optimale pour le bon avancement du bateau qui est ainsi reproduite, Pendant cette rotation, le point P situé sur un cercle dont le diamètre est la vergue (2), et le centre le point M, le point P étant décalé angulairement de 900 par rapport aux extrémités de la vergue,. décrit un lieu géométrique donné (3) tandis que le point P' qui lui est oppose diamétralement décrit un autre lieu- géométrique non représenté. Le lieu géométrique du point P est en fait aisé à définir. Pendant sa rotation, le point M est constamment aligné avec le point A défini précédemment et les points P et P'. Si nécessaire P et P' peuvent être reliés mécaniquement pour constituer une fausse vergue. Donc les quatre points P, M, P' et A sont constamment alignés, le point A étant fixe, En coordonnees paramétriques, par rapport au point A défini précédemment, avec un angle &alpha;; représentant l'angle fait par la fausse vergue PP' avec le sens du vent, une circonférence de cercle O et de rayon R', et enfin une fausse vergue de lonE gueur 2R, le lieu géométrique du point P ou P' est défini par x = (2R cos &alpha; + R') cos &alpha; y = (2R cos &alpha; + R') sin &alpha; avec variant de #/2 à + #/2 , En coordonnées polaires, le lieu geométrique est défini, par rapport au point A, par # = 2R cos &alpha; + R'. C'est par la reproduction mécanique de ce lieu géométrique que l'on parvient au dispositif conforme à l'invention. On a en effet représente à la figure 2 un manège comportant, à titre d'exemple, 6 mats supportant chacun une voi le (1). Les voiles sont reliées en leurs extrémités basses à une vergue (2). Perpendiculairement à chaque vergue (2), dans le me- me plan que celle-ci et symétriquement par rapport au centre de la vergue on prévoit une barre (4)r l'ensemble de la vergue (2) et de la barre (4) s'appuyant par exemple sur un anneau de raidissement (5) A chaque extrémité de la barre (4) sont disposés des galets de guidage (6 7), dont l'un est assujetti à se déplacer dans un rail de guidage (8) affectant la forme du lieu géométrique (3) précédemment défini.Le rail de guidage (8) est interrompu selon un arc dont la corde est au moins égale à la longueur de la barre (4) de manière à ce que, au passage en cette position, le galet (6) sorte d'une extrémité du rail de guidage tandis que le galet (7) pénètre dans le rail de guidage par l'autre extrémité, Pour qu'il n'y ait pays à ce stade de probleer les extrémités (9, 10) du rail de guidage seront évasées en forme d'entonnoir, On a représenté à la figure 3 un exemple de mise en oeuvre mécanique1 Autoux d'un bâti fixe (11) supportant des dynamos telles que (12, 13) reliées à des roues (14, 15) tourne un manège (16) comportant des voiles reliées chacune à un mat et une yergue.Le manège comporte une coque torique mâle (17) qui se déplacé dans une coque torique femelle (18) remplie d'un liquide porteur, A chaque extrémité des barres (4) perpendiculairement aux vergues (2) sont disposes des galets de guidage (6, 7) dont l'un des deux est constamment dans le rail de guidage (8). La coque torique mâle (17) comporte des bras (19) radiaux à l'extré-- mité desquels sont disposés des galets de roulement (20) aptes à se déplacer dans un rail de roulement (21).Les galets de roulement et les bras (19) supportent une couronne non représentée sur laquelle roule la roue d'entrainement (15) des dynamos (12, 13) Enfin le dispositif est orientable au vent par un gouvernail (22), Le dispositif conforme à l'invention offre les avantages suivants pas de limites dimensionnelles1 - pqs de pertes par frottement, Dans la réalisation de la figure 4, on décrit une application à la production d'énergie à partir de vent ou de fluide, tel que par exemple de l'eau, à partir d'aubes tournantes (23) disposées de la même manière sur un anneau (59 et tournant avec un manège (24). Ce manège engrène avec des roues dentées d'inversion (25) qui entrainent elles-mêmes un engrenage cen tral (26) dont le mouvement est transformé en energie de manière en soi conne, Dans ce cas le positionnement des aubes dans leur position optimale est assuré au montage, en prévoyant en outre que l'engrenage (263 ait un diametremoitie de celui des supports (5) des aubes (23) Il faudra s'assurer que les roues dentées (25) soient fixes par rapport aux anneaux (5), ce qui sera réalisé en les fixant à un anneau interieur (27) relié au manège (24) par des rayons tels que (28)? On ne sortirait pas du cadre de l'invention en prévoyant un asservissement des voiles ou des aubes par radio guidage, asservissement basé sur l'alignement des fausses vergues avec le point M, On pourra prévoir divers aménagements sans sortir du cadre de l'invention, Ainsi par exemple la voilure pourra être rétractable en fonction de la yitesse du vent et donc de la vitesse du manège. On pourra egalement prévoir que les anneaux (5) seront guidés dans leur rotation par des rouleaux fixés sur le manège (24)t REVENDICATIONS 1. Procédé pour la production d'énergie à partir de fluide en mouvement, caractérisé par le fait que le fluide en mouvement fait se mouvoir des éléments drentrainement en rotation autour d'un manège de manière telle que dans chacune de leurs positions les éléments d'entrainement reproduisent la position optimale portante de la voile d'un bateau à voile par rapport à une direction du yent parallèle en cette position à celle dudit fluide en mouvement, 2.Dispositif pour la production d'énergie à partir de fluide en mouvementr caractérisé en ce qu'il se compose d'un manège circulaire (24) constitué de au moins trois éléments d'en trainement tels que voiles (1) ou aubes (23) supportés par des mats espacés régulièrement sur une coque annulaire mobile en rotation autour de son axer lesdits éléments étant assujettis à un déplacement mécanique lors d'une rotation du manège de 3600 tel qu'ils subissent par rapport à la coque annulaire qui les supporte une rotation de 180Q, 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un gouvernail pour l'orientation stable et précise dans le fluide en mouvement. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 dans lequellesélementsd'entrainement sont des voiles, caractérisé en ce que lesdites voiles sont fixées surun anneau de raidissement (5) comportant une fausse-vergue ou barre (4) perpendiculaire à la bôme (2), les points d'intersection de la fausse vergue et de l'anneau (5) étant munis de galets de roulement dont l'un ou l'autre est constamment asservi à se déplacer dans un rail de guidage (8) dont la courbure est définie par x = (2R cos &alpha; + R') cos &alpha; y = (2R cosy + R') sin variant de -#/2 à + #/2 R représentant la demi-longueur de la fausse-vergue R' représentant le rayon du manège G representant l'angle fait par la fausse-vergue avec le sens du vent, ces coordonnées étant définies par rapport au point M sur lequel sont constamment alignées les fausses vergues le rail de guidage étant interrompu au niveau du point M selon un arc dont la corde est au moins égale à la longueur de la fausse vergue (4) 5. Dispositif selon l'une queconque des revendications 2 et 3 dans lequel l'élément d'entrainement est une aube, caractérisé en ce que le manège (24) est muni de dents engrenant avec des roues d'inversion (25) entraînant un engrenage central (26) dont le mouvement est transformé en énergie de manière en soi connue, 6. Dispositif selon l'une queconque des revendications 2 et 3t caractérisé en ce que lea éléments d'entrainement sont asservis par un radioguidage basé sur l'alignement des fausses vergues avec le point Mt