Brevet FR2797469A1 — publié le 20010216

La présente invention concerne un dispositif destiné à transformer l'énergie thermique solaire en un mouvement moteur adapté aux planeurs ultra-légers à ailes battantes. Le brevet N 9807874 décrit le type de planeur pour lequel ce dispositif a été élaboré Ce brevet décrit une cellule articulée permettant de transformer la force du pilote en un mouvement oscillatoire des ailes du planeur. D'après les ergonomes,l'homme dispose d'environ 400watts de puissance utile.Un moteur d'appoint d'environ 800watts triplerai donc la puissance disponible.C'est l'objectif quia été recherché pour ce dispositif. Le principe retenu pour le capteur thermique solaire est celui du capteur à air pressurisé,basé sur la loi de Chasles: pour les gaz, a volume constant, les variations de pression sont proportionnelles aux variations de températures, données en degrés Kelvin ou degrés absolus.Cette loi se traduit par la formule suivante: 1.a pression finale sera de l'ordre de 7kg par cm@ La pression motrice disponible sera donc P2-P I -1 kg par cm2 Le capteur solaire suivant l'invention se présente sous sa forme la plus simple comme une chambre à air cylindrique, conique, ou tronconnique, logée dans la partie la plus épaisse de chaque aile.Cette chambre à air, en caoutchouc, ou en toute autre matière étanche à l'air, est pressurisée à une pression de l'ordre de 6kg par cm2 La stabilité dimensionnelle de cette chambere à air est garaintie par une enveloppe en @@@@@ d'aramide, ou de fibres de carbone, par exemple. A titre indicatif, les dimensions de ces capteurs solaires pourront être: pour un capteur cylindrique: D=20cm ;L=4m. la surface exposée au soleil sera de 0,8m, et l'énergie captée de l'ordre de 500watts par capteur. pour un capteur tronconnique:D max=25cm, D min- 15cm, L=5m; surface exposée:Im énergie captée:700watts par capteur. La face supérieure de l'aile, au-dessus du capteur, sera réalisée avec un film transparent, et la face inférieure avec un film réféchissant. Ces capteurs, étant donné la rigidité donnée par la pressurisation, font partie intégrante de la structure, et remplacent tout ou partie de la structure en tubes d'aluminium ou en carbonise des planeurs ultra légers actuels. Ces capteurs sont reliés à un ou deux vérins pneumatiques de grosse cylindrée, montés sur la cellule motrice du planeur à ailes battantes, entre le cadre repose-pied, et le cadre-siège. Le mouvement du vérin est donc en prise directe avec le mouvement de l'aile, et accompagne le mouvement des jambes du pilote. L'ensemble capteur-vérin fonctionne suivant le principe du moteur Stirling, ou moteur à air chaud, soit très schématiquement un piston générant du travail grace à un différentiel de pression crée par un différentiel de température maintenu entre deux enceintes. initialement pressurisées. Un refroidisseur est donc nécessaire,pour maintenir le différentiel de température. Les infrastructures en tube aluminium exposées à l'air pourront éventuellement être utilisées à cet effet refroidisseur.Un refroidisseur à évaporation d'eau est aussi envisageable, ou tout autre système de pompe à chaleur. La deScription du SyStEme moteur est la suivante il conSISte en deux Cy1inderS :1 et C, Solidarises,dans lesquels coulissent deux pistons l3 etl7, eux-mêmes solidarisés.Le piston B est le piston moteur. Une vanne V 1 d'admission, commandée par le pilote permet de mettre en communication, (ou d'isoler) le capteur et la chambre d'expansion. Une vanne V2 d'échappement , commandée par le pilote. permet de mettre en communication (ou d'isoler) la chambre d'expansion avec le système refroidisseur. Le piston D est une pompe à clapet anti-retour permettant de réinjecter dans le capteur l' air ayant préalablement transité dans le système refroidisseur. Le cycle de ce système est à deux temps. Le premier temps est le temps moteur, et correspond à l'abaissée de l'aile. La vanne V I est ouverte, la vanne V2 fermée. L' air en surpression passe du capteur à la chambre d'expansion. Le deuxième temps est le temps régénérateur .II correspond â la remontée de l'aile.La vanne VI est fermée, la vanne V2 est ouverte.L'air passe de la chambre d'expansion au système refroidisseur. Simultanément, le piston pompe D injecte dans le capteur l'air sortant du système refroidisseur. Lors de cette phase de remontée de l'aile, la pompe restitue de l'énergie au capteur, et conséquemment amortit la remontée de l' aile. Le cycle est totalement commandé par le pilote, il peut être interrompu ou inversé â tout moment lorsque les deux vannes V 1 et V2 sont fermées, le moteur est bloqué, et donc les ailes aussi.Le moteur peut repartir indifférement dans un sens ou dans l'autre. Méthode de fabrication du moteur: étant donné les faibles températures d'utilisation, et la faible vitesse de translation du piston, de très nombreux matériaux pourront êtrc utilisés pour la fabrication de ce moteur c' appoint: tubes aluminium. plastiques ou composites. 1.es joints d'étanchéités seront des joints toriques caoutchouc ou élastomères, montés en bout de piston. Les vannes, pour être à large admission, seront préférentiellement de type soupape, ainsi que les clapets anti-retour de la pompe et du capteur. Des cales en élastomère assureront le glissement rectiligne des pistons dans les cylindres. La figure 1 représente en plan l'aile du planeur, et la cellule motrice. La figure 2 représente la coupe longitudinale de la cellule motrice. La figure 3 représente le moteur à la fin du premier temps. La figure 4 représente le moteur à la fin du deuxième temps. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un capteur thermique solaire(1)relié à un vérin pneumatique(2) lui-même relié à un système refroidi sseur(3). Le vérin moteur(4), en prise directe sur les ailes , fournit le travail à l'abaissée de l'aile par l'ouverture de la vanne V 1(S), et fermeture de la vanne V2(6).A la remontée de l'aile rendue possible par la fermeture de VI, et l'ouverture de V2, le vérin- pompe(7)réinjecte dans le capteur l'air ayant transité dans le refroidisseur. REVENDICATION 1 Dispositif destiné à transformer l'énergie thermique solaire en un mouvement moteur adapté aux planeurs ultra-légers à ailes battantes, caractérisé en ce qu'il consiste en un capteur thermique solaire a air pressurisé(1) logé dans l'aile du planeur, relié à un vérin pneumatique(2) par l'intermédiaire d'une vanne(S) d'admission commandée par le pilote,le vérin exerçant son action motrice à la descente de l'aile, le vérin étant relié par une vanne d'échappement(6) commandée par le pilote à un système refroidi sseur(3), cette vanne ouverte permettant la remontée de l'aile, le refroidissement de l'air d'échappement transitant dans le refroidisseur, et simultanément, l'injection dans le capteur par le piston-pompe(7), de l'air ayant déja transité dans le refroidisseur.