Brevet FR2538040A1 — publié le 19840622

La présente invention a pour objet,à titre de produit industriel nouveau,un dispositif permettant de produire de l'énergie directement utilisable,à partir de l'énergie du vent. Les différents systèmes permettant cette conversion sont nombreux,mais la plupart présentent le désavantage d'un rendement médiocre et sont souvent peu pratiques d'utilisation. Les plus répendues comportent un axe horizontal sur lequel est montée une hélice à plusieurs pales.Ces appareils présentent comme principaux inconvénients ,le fait de posséder un rendement assez limité et le fait d'être tributaires de dispositifs servant à maintenir l'hélice toujours face au vent. I1 existe aussi des éoliennes à axe vertical auquelles s'apparente davantage la présente invention.Cette famille comprend des éoliennes avec pales en S et en demiecercles et qui restent d'un rendement plutSt médiocre.Cette famille comprend enfin des éoliennes à axe vertical entouré de plu sieurs volets en rotation autour d'un axe vertical permet- tant , par un système de buté, aut volets de présenter une face résistante au vent dans un premier temps et de se dé rober à la pression du vent dans un autre temps. Ces appareils peuvent développer une grande puissance,mais présentent le prin-cipal inconvénient de ne pouvoir ,du fait de leur constitution , être arr8tés à volonté;ce qui est peu pratique pour l'entretien,et qui surtout rend assez problématique leur utilisation sur un véhicule marin ou autre. A cet effet l'invention concerne un dispositif aérien caractérisé en ce qu'il comporte des surfaces résistantes au vent ,pouvant se dérober par flexion ou par rotation et présentant l'avantage de bénéficier,dans certaines de ses versions9dun système permettant d'arrêter le disposi- tif et de le remettre en route à volonté n et celà sans contrainte mécanique supplémentaire pour le mat materialio sant l'axe de rotation principal du dispositif L'invention a donc pour objet un dispositif du genre éolienne, caractérisé en ce quil comprend:Un mât tournant porteur de plusieurs panneaux dont les surfaces peuvent être rendues variables pour réduire la résistance au vent des panneaux durant une phase de la rotation et d'accroître cette surface pour augmenter la résistance des panneaux durant la phase suivante de la rotation. Les dessins annexés montrent , à titre d'exemple non limitatif , quelques unes des réalisations possibles, conformément à la présente invention. La figure 1 est une vue du dispositif selon une pre mière version de l'invention. La figure 2 est une vue de profil d'un des panneaux du dispositif selon la première versions les lamelles étant plaquées contre le treillis. La figure 3 est une vue, toujours de profil, du met me panneau du dispositif selon la première version, les lamelles étant repoussées par le vente La figure. 4 est un schéma en coupe du système de mât pouvant être appliqué à n'importe quelle version du dispositif selon l'invention La figure 5 est une vue de face d'une partie de l'un des panneaux du dispositif selon une deuxième version de l'invention, montrant les lames et leur système de blocage. La figure 6 est une vue de profil de la mtme partie du dispositif selon la figure 5 La figure 7 est une vue de dessus et en fonctionnement du dispositif selon la deuxième versiongle système de manipulation n'étant pas représenté. La figure 8 est un schémat en coupe du système de manipulation des barres de blocage, permettant lXarr8t ou la remise en fonctionnement du dispositif selon la deuxième ver- sion de l'inventione Le mat porteur (1) cylindrique ou tronconique est fixé au sol et engage à l'intèrieur dsun second mât creux (2)Q Le mât fixe (1) porte un système de roulement adéquat par mettant la libre rotation du mât creux (2) autour du mat fixe porteuroLe mat creux est composé dgune colonne cylindrique ou tronconique creuses terminée à la base par une plate-forme discorde (4) solidaire de cette base.Cette plate-forme prend appùie sur une autre plate-forme (5) fixée au sol ou au plancher, et comportant un système de roulement adéquat (6) permettant la libre rotation de la plate-forme mobile par rapport au sol et de façon solidaire de la colonne mobile. La plate-forme mobile supporte le poids de la colonne mobile et des accessoires sty rattachant, tout en favorisant la rotation de ladite colonne et de ses accessoires. Enfin la plate-forme comporte un système, du genrs engrenage ou tout autre système analogue, permettant de recueillir l'6nar- gie mise en jeux lors de la rotation de la colonne. Plusieurs appareils destinés à recueillir ou à utilise l'energie de cette rotation peuvent, le cas échéant, être disposés simultanément et en étoile autour de la base du mât. La colonne tournante est porteuse d'un certain nombre de panneaux, disp8sés -de manière à offrir le. maximum de surface pé- sistante au vent et donc de manière à créer un maximum de pression sur la face offerte en résistance au vent. La figure 1 , suivant la première version de l'invention, montre le mât tournant (2) portant deux panneaux disposés de part et d'autre dudit mât.Ces panneaux sont composés de plusieurs montants (8), (12), formant un cadre, ici rectangulaire0 Ce cadre est divisé en plusieurs parties par des traverses (9). Ces traverses joignent deux montants opposes et sont séparées entre elles par un treillis quelconque (10)gmétallique, plastique ou en toute autre matière. Sur une des faces de chaque panneau , sont fixées aulx traverses, des lamelles rigides articulées ou faites de matière souple (11), destinées à se plaquer aux treillis sur lesquels elles pendent et ainsi faire du panneau une surface très résistante au vent lorsque celui-ci frappe la face avant du panneau. Par contre lorsque le panneau, après un demi tour,présente sa face arrière à la pression du vent, les lamelles se soulèvent, en se pliant ou en tournant autour d'un axe horizontal, pour réduire autant que possible la pression du vent passant à travers les treil lis. Les panneaux peuvent être coudés pour permettre l'aug- mentation de la pression sur la face avant du panneau devenue concave. Cette première réalisation, bien que ne permettant pas l'arrêt à à volonté de l'éolienne a pour avantage, un coût de réalisation peu élevé du fait de la simplicité de fabrication. Suivant une autre version, non limitative de l'invention, les panneaux sont composés d'un polygone de montants entre lesquels se trouvent un certain nombre de lames, mobiles, légères et rigides. La liberté de giration des lames autour d'un axe perpendiculaire à l'axe du mât tournant est strictement limitée par des butoirs appropriés. Prenons ltexemple d'un système- de quatre panneaux plans, comportant chacun un certain nombre de lames disposées suivent un axe parallèle au sol autour duquel ell-es peuvent tourner. un système de blocage leur permet de ne tourner que dans un seul sens, à partir de la posi.tion fermée mettant les lames face au vent. Lorsque le vent frappe le dispositif, le panneau sue trouvant de face voit ses lames se plaquer contre le système de blocage et former une surface résistante à l'air, alors que le panneau diamétralement opposé, se trouvant donc dos au vent, voit ses lames se rele ver pour laisser passer le vent; les-deux autres panneaux restent pour l'instant neutres, lames rabattues et pendant parallèlement à la direction du vent.Sous l'action de la force décentrée, le mât se met à tourner, plaçant les deux panneaux, précédemment en position neutre, dans la position de panneaux actifs, et ainsi de suite. Le côté pratique de la présente invention se trouve renforcé par l'adjonction d'un dispositif permettant, sa volonté, de maintenir toutes les lames de l'éolienne en position flottante. Celà se fait par escamottage du système de blocage des lames. La poussée décentrée du vent étant supprimée, le mât privé de sa force motriee cesss sa rotation et se trouve immobilisé quelIe que soit la force du vent. Toutes les lames flottant au vent, l'immobilité du système n'entrains qu'une légère surcharge mécanique pour le mât. Le dispositif permettant d'arrêter la rotation du mât est prevu comme suit: En se référant aux figures () et (6), le moyen de blocage des lames est constitué de barres (14), chacune solidaire d'une tige (15) dont l'axe est parallèle à 1-' axe de rotation des lames; une barre bloquant la lame située immédiatement au dessus d'elle. Les barres (14) permettant de bloquer les lames (13), sont elle-même mobiles en rotation autour d'-un axe décentré, parallèle à 1' axe de rotation des lames.Cette particularité leur permet, du fait de leur forme aplatie, de quitter la position active de face, bloquant la libre rotation des lames, pour présente leur tranche à la direction du vent, après un basculement de 90 vers l'avant. Celà a pour résultat de libérer totalement les lames qui peuvent ainsi s'orienter librement sous la poussée du vent. Les tiges (15) matérialisant l'axe de rotation des barres de blot cage et de laquelle lesdites barres sont solidaires, se terminent par un petit levier: (16) fixé à chaque tige et pou vant 8tre axionné par une sorte de tringle (17) portant des ergots; ce qui permet de positionner les barres de blocage. Dans l'exemple décrit9 il suffit dune seule tringle par panneau.Le positionnement des barres se fait par traction ou relachement des tringles9 un ressort de rappel (99) re mettant les barres an position de blocage lors du reiacheD ment de la tension appliquée aux tringlas. Cette traction peut se faire par l'intermédiaire d'une couronne à laquelle les tringles sont fixées par un système de roulement permettant d'savoir un point d'action fixe sur lequel on peut agir d'une façon ou d'une autre pour appliquer- la traction sur les tringles, bien que ces dernières soint en rotation an même temps que le mât mobile.Un exemple non limitatif de réalisation du système permettant cette traction est donné par le schdma de la figure 8 dans laquelle la partie cylindro-coronale (23) entourant le mât (2) est entraidé en roç tation avec ce dernier, mais elle est libre de se déplacer en translation le long du matn celà pouvant se faire par un système de guidage an translation0 Les tringlas (17) sont rigouresement solidaires de la partie (23) La partie annulaire creuse (21) est fixe an rotation mais peut se déplao cer en translation parallèlement au mat sous la sollicita tion d'un système fixe par rapport au sol. La traction sur les tringles place les barres de blocage des lames suivant leur profil par rapport au vent, ce qui libère les lames qui, pouvant tourner sans entrave, autour de leur axe de rotation ne permettent plus le fonctionnement de l'éolienne qui finit par s'arrêter. Pour la remettre en fonctionnement, il suffit de replacer les tringles dans leur position initiale. Sous l'action des ressorts de rappel (19), les barres de blocage reprennent leur position de fonctionnement permettant de bloquer les lames. mais il apparaît alors que les lames se trouvent toujours dans les positions ne pemettant pas la rotation de lléolienne.Il suffit alors, pour enclancher cette rotation, de faire, manuellement ou mécaniquement, effectuer une rota tion maximale de 180 à l'éolienne, les barres se trouvant en position de blocage des lames Ce faisant, les lames se trouvant du mauvais coté des barres de blocage vont se trouver plaquées par le vent9 contre la face arrière des barres; tandis que les lames situées sur le panneau diamétralement opposé, vont 8tre plaquées contre la face avant, donc contre le c8té actif des barres de blocage0 Les ressorts de rappel des barres sont conçus de façon à permettre aux barres de basculer assez facilement lorsqusun effort est appliqué dans leur dos; par contre les encoches (20) pratiquées dans les montants des panneaux ou éventuellement des butées portées par les mêmes montants, ne permettent en aucunne façon un basculement dans l'autre sens, e'est à dire vers des barres de blocage des lames. Ces barres ne sont donc libres de se mouvoir en rotation que sur un angle de 900 vers ltavant à partir de la position active. Les lames prenant appuie sur la dos des barres dépassent donc cette position sous la poussée du vent et se retrouvent flottant au vent, de l'autre conté des barres, dans la position active de fonctionnement de lvéolienne. Elle se met alors à tourner telle même, favorisant le normalisation de tous les autres panneaux, après seulement une rotation de 1800, Les panneaux sont rendus solidaires du mât par un systè- me de fixation (18), permettant le libre passage des tringles de manipulation (17), entre le mât et le montant du panneau situé le plus près du mât. Cette forme de réalisation permet d'arrêter l'éolienne et de la remettre en marche à volonté; ce qui rend le le montage de ce dispositif plus pratique et aussi efficace que le système des voiles sur un véhicule propulsé par énergie vélique. Le dispositif présenté est plus pratique du fait qu'il rend inutile les nombreux cordages nécessaires à la manipulation des voiles.De plus,bien que les voiles représentent un moyen simple et peu onéreux de propulser des véhicules, en regard de toutes les autres formes de propulsion à moteur,Elles présentent l'important inconvénient de ne pas pouvoir s'appliquer à de très grand navires, du fait des énormes surfaces de toile et des grandes longeur de cables et de cordages que celà nécessiterait et qui stavbreraient très complexe à manipuler, sans compter la gêne non négligeable occasionnée par la position très inconfortable adoptée souvent par la coque du navire. Le dispositif objet de ia présente invention permet donc d'allier les avantages de la voile, principalement la gratuité de 1'anergie et la puissance liée aux importantes surfaces pouvant être mise en oeuvre, aux cotés pratiquas de la propulsion au moyen dtun moteur; car il permet -de transmet- tre directement ou par un intermédiaire quelconque, la puis- sance captée par les panneaux aériens, à une hélice propulsive tournant sous l'eau. Les panneaux adaptés à la propulsion des navires peuvent être de forme triangulaire ou trapézodale. Bien entendu, i l'invention n'est pas limitée à ltexemple de réalisation ci dessus décrit et représenté. On pourra, au besoin, recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisations; sans pour calà sortir du cadre de la présente invention. R E V E N D I C a T I 0 N S 10) Système destiné à convertir lténergie du vent en énergie directement utilisable, caractérisé par la fait que lténergie éolienne est collectée par une série de panneaux polygonaux fixés à un mât vertical- tournant. 20) Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les panneaux sont porteurs de plusieurs lames (13), dont chacune est mobile autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du mât tournant (2); un moyen de blocage permettant aux lames de rester perpendiculaires à la direction du vent pendant une partie de la rotation du mât et de flotter au vent pendant une autre partie de la rotation du mât. 30) -Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les panneaux sont composés de plusieurs traverses (9), perpendiculaires à l'axe de rotation du mât, séparées entre elles par un treillis (10), réalisé à partir d'une matière quelconque. 40) Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que sur une des faces de chaque panneau, les traverses sont porteuses de lames (11), de matière souple, destinées à se plaquer aux treillis et ainsi faire du panneau une surface très résistante au vent lorsque celui-ci frappe la face avant du panneau. Par contre, lorsque le vent frappe la face arrière les lamelles se plient vers la haut pour laisser passer le vent à travers les treillis et ainsi réduire autant que possible, la pression du vent-sur la face arrière du panneau. 5 ) Système selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen de blocage des lames est lui-même mobile et peut, passant de la position de blocage à une position de libération des lamas, permettre à toutes les lames de tourner sans entrave sous la poussée du vent et provoquer ainsi l'arrêt progressif du dispositif. 60) Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le moyen de blocage des lames est constitué par plusieurs barres (14), chacune mobile autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation des lamas; la tige (15), matérialisantl'axe de rotation des barres étant ells-meme terminée par un petit levier (16), solidaire de cet axe et perpendiculaire à ce dernier. 70) Système selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les barres de blocage (14), sont solidaires des tiges (15); les barres pouvant ainsi entraîner les tiges en rotation et réciproquement. 80) Système selon la revendication 7, caractèrisé par le fait que les barres sont elles-mêmes limités dans leur rotation par des encoches -(20), pratiquées dans les montants des panneaux ou des butoirs appropriés portés par les montants, ne leur permettant qu'une rotation d'environ 900. 9 ) Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les barres (14) sont maintenues en position de blocage par un dispositif de rappel appropriée 10 ) Système selon la revendication 99 caractérisé par le fait que le dispositif de rappel est un ressort (19) travaillant en torsion. 11 ) Système selon lune quelconque des revendications pré-cédentas,caractérisé par le fait que le mât tournant est un mât cieux (2), se mouvant autour dgun mât fixe (1), porteur d'un système de roulements (3). 120) Système selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les deux mâts peuvent être cylindriques ou tronconiques. 130) Système selon les revendications Il et 12, caractérisé par le fait que le mât creux a pour base une plateforme discorde (4), qui lui est solidaire et qui peut tourner avec le mât creux grâce à un système de roulements (6), fixé au plancher (5) par rapport auquel tourne la plate -forme. 140) Système selon les revendications 1, 29 et de 5 à 13, caractérisé par le fait que des tringles munies de saillies (17), solidairesdVun système de contrôle entourant le mât tournant, permettent vagir sur la position des barres de blocage pour arrenter ou faire démarrer ltéolienne 150) Système selon la revendication 14 caractérisè par le fait que le système de contrôle est composé d'une partie annulaire (21), Fixe en rotation par rapport au sol et d'une partie cylindro-discorde (23) pouvant se déplacer en translation le long du mât tournant (2), qui l'en traine dans sa rotation; cette partie étant reliée à la précédente par un système de roulement adéquat (22), destiné à transmettre les 160) Système selon ltune quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les panneaux peuvent être en nombre quelconque suivant chaque rayon du cylindre ayant pour centre l'axe de rotation du mât. 170) Système salon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait que les panneaux peuvent être coudés de façon à présenter une face concave au vent lorsque le panneau stoppose au vent et donc une face convexe lors de la remontée du panneau contre le vent.