Brevet FR2797428A1 — publié le 20010216

DISPOSITIF DE PROPULSION D'UN ENGIN DESTINE A SE MOUVOIR DANS OU SUR UN FLUIDE La présente invention concerne un dispositif de propulsion d'un engin quelconque destiné à se mouvoir dans ou sur un fluide. La présente invention concerne plus particulièrement un dispositif de propulsion d'un bateau et notamment d'un bateau à pédales. Généralement, on utilise des hélices pour la propulsion des bateaux ou autres engins destinés à se mouvoir dans l'eau ou l'air. Dans le cas particulier des bateaux, du fait des phénomènes de cavitation engendrés par l'hélice, ce mode de propulsion ne s'avère pas toujours très efficace. De plus, l'utilisation d'engins propulsés à l'aide d'hélices dans des zones protégées pose des problèmes d'ordre écologique ; en effet, les hélices provoquent des remous qui perturbent voire même asphyxient la faune et la flore en soulevant la vase déposée sur le fond des rivières ou étangs. Divers documents proposent des dispositifs utilisant des palmes ou nageoires auxquelles on imprime un mouvement sinusoïdal de godille imitant la nage des poissons. Ce type de propulsion s'avère d'une part plus efficace et d'autre part plus respectueux pour l'environnement naturel. Le document WO 95l13959 notamment propose un dispositif de propulsion utilisant une nageoire ou palme articulée en un seul point et animée de mouvements oscillants dans une direction transversale à la direction de propagation. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif de propulsion apte à imprimer à un ou plusieurs éléments de propulsion du type palme ou nageoire, un mouvement sinusoïdal se rapprochant de la nage naturelle des poissons. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif de propulsion dans un fluide, notamment d'un bateau à pédales selon une direction de propagation P qui, de façon caractéristique, selon l'invention, comprend au moins un disque tournant, au moins un élément de propulsion qui présente une extrémité avant et une extrémité arrière selon la direction de propagation, des premiers moyens de liaison permettant de relier l'extrémité avant de l'élément de propulsion audit disque tournant en sorte d'imprimer à ladite extrémité avant un mouvement alternatif du type sinusoïdal et des seconds moyens de liaison permettant de relier l'extrémité arrière dudit élément de propulsion audit disque tournant en sorte d'imprimer à ladite extrémité arrière un mouvement alternatif du type sinusoïdal dans le même plan mais déphasé par rapport au mouvement de l'extrémité avant. Le type d'élément de propulsion utilisé pour la mise en oeuvre du dispositif de l'invention n'est en rien limité. De préférence, l'élément de propulsion a une dimension transversale à la direction de propagation plus grande que sa dimension mesurée dans le sens de la propagation et présente un profil hydrodynamique en sorte de minimiser les remous, les pertes dues aux frottements et les éventuelles vibrations. Selon l'invention, les mouvement alternatifs de type sinusoïdaux des extrémités avant et arrières sont contenus de préférence dans des plans soit sensiblement verticaux soit sensiblement horizontaux. Selon un mode préféré de réalisation de la présente invention, le dispositif comprend un premier et un second disque tournant, les premiers moyens de liaison reliant l'extrémité avant de l'élément de propulsion audit premier disque et les seconds moyens de liaison reliant l'extrémité arrière de l'élément de propulsion audit second disque. De préférence, le dispositif de l'invention comporte deux éléments de propulsion, les extrémités avant des éléments de propulsion étant reliées au premier disque par l'intermédiaire de premiers moyens de liaison, les extrémités arrière des éléments de propulsion étant reliées audit second disque par l'intermédiaire de seconds moyens de liaison. La présente invention, ses caractéristiques et les avantages qu'elle procure seront mieux compris à la lecture de la description qui suit et fait référence aux dessins correspondant à trois modes de réalisation du dispositif de la présente invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels - la figure 1 représente un premier mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 représente un second mode de réalisation de la présente invention ; et - la figure 3 représente un troisième mode de réalisation de la présente invention, - la figure 4 représente schématiquement le mouvement de l'élément de propulsion du dispositif de la figure 1. En référence à la figure 1, une premier mode de réalisation du dispositif de la présente invention comprend un premier disque tournant 1, un second disque tournant 2 et un élément de propulsion 3. Les disques 1 et 2 sont de diamètre identique, tournent dans le même sens, à la même vitesse et sont reliés par une courroie d'entraînement C. L'élément de propulsion 3 comprend un extrémité avant 3a et une extrémité arrière 3b ; l'avant et l'arrière étant définis par rapport à la direction de propagation P du dispositif de l'invention. L'extrémité avant 3a est solidaire de premiers moyens de liaison 4 constitués, dans l'exemple particulier ici représenté, d'une première tige 4a sensiblement verticale et d'une seconde tige 4b sensiblement perpendiculaire à la première tige et solidaire de celle-ci. La seconde tige 4b coopère avec un chariot 4d solidaire de la périphérie du disque en un point pivot E. L'extrémité arrière 3b de l'élément de propulsion 3 est reliée à des seconds moyens de liaison 5 qui dans l'exemple particulier représenté sont constitués d'une tige 5a. Une extrémité 5b de la tige 5 est solidaire de l'extrémité arrière 3b de l'élément de propulsion 3 tandis que la seconde extrémité 5c de la tige 5a est solidaire de la périphérie du second disque 2 en un point pivot noté D. Des moyens 6 de guidage de la première tige 4a sont constitués de quatre rouleaux libres en rotation 6a, 6b, 6c et 6d, placés deux à deux face à face en sorte de guider la translation de la tige 4a. Le mode de réalisation des premiers moyens de liaison 4 permet d'imprimer à l'extrémité avant 3a de l'élément de propulsion un mouvement parfaitement sinusoïdal. Le mode de réalisation précédemment décrit des seconds moyens de liaison 5 présente l'intérêt d'être particulièrement simple et robuste même s'il ne promet pas d'imprimer à l'extrémité arrière 3b de l'élément de propulsion 3 un mouvement parfaitement sinusoïdal. Ce premier mode de réalisation comporte également des moyens 7 de variation de l'angle de déphasage A entre les mouvements alternatifs sinusoïdaux de l'extrémité avant 3a et arrière 3b de l'élément de propulsion 3. Un mode particulier ici représenté de ces moyens de variation de l'angle 8 comprend une première roue 7a et une seconde roue 7b dont l'écartement e est réglable. En fonction de la position des roues 7a et 7b coopérant avec la courroie C, on modifie ainsi les positions relatives des points D et E ce qui permet de faire varier l'angle de déphasage 6. L'angle de déphasage A peut ainsi être choisi en sorte d'obtenir une vitesse d'éjection Ve optimale selon la vitesse de propagation. Ce premier mode de réalisation peut avantageusement être utilisé pour un bateau à pédale, une ou deux personnes, actionnant indirectement les disques tournant 1 et 2 en pédalant. De préférence, c'est le disque 1 qui est entraîné en rotation par les pédaleurs. Il est également possible selon la présente invention de mettre en oeuvre des second moyens de liaison identiques aux premiers moyens de liaison précédemment décrit c'est-à-dire comportant deux tiges formant une croix. La rotation du disque 1 entraîne le chariot dans lequel coulisse la barre 4b en translation dans le sens de la direction de propagation P. La barre 4a qui est solidaire de la barre 4b entraîne de ce fait l'extrémité 3a de l'élément de propulsion 3 en translation verticale, c'est à dite transversale par rapport à la direction de propagation P. De même, sous l'effet du mouvement en rotation du disque 2, la tige 5 imprime à l'extrémité arrière 3b de l'élément de propulsion 3 un mouvement alternatif sinusoïdal vertical par rapport au plan de propagation, c'est-à- dire à la surface du fluide. Les extrémités avant et arrière de l'élément de propagation 3 sont ainsi animées d'un mouvement sinusoïdal déphasé ce qui permet le mouvement du dispositif de l'invention selon la direction de propagation P. En référence à la figure 2, un second mode de réalisation du dispositif de la présente invention comporte deux disques tournants 1 et 2 et deux élément de propulsion 3 et 3'. Les extrémités avant 3a et 3'a des éléments de propulsion 3 et 3 sont reliées au premier disque 1 par l'intermédiaire de premiers moyens de liaison 4 et 4' qui sont tels que précédemment décrits. La seconde barre 4b coopère avec un moyen de guidage 4a tel un chariot 4d solidaire de la périphérie du disque 1 en un point pivot noté E tandis que la seconde barre 4'b formant avec la première barre 4'a les premiers moyens de liaison du second élément de propulsion 3' coopère avec un moyen de guidage tel un chariot solidaire de la périphérie du disque 1 en un point pivot noté E'. Les points E et E' sont disposés en sorte que l'angle cp défini par le rayon passant par le point E et le rayon du disque 1 passant par le point E' soit égal à 90 . Un moyen de guidage pourrait également être constitué par un trou oblong. De même les tiges 5a et 5'a formant les second moyens de liaison 5 et 5' reliant respectivement l'extrémité arrière 3b du premier élément de propulsion 3 et l'extrémité arrière 3'b du second élément de propulsion 3'. Ces tiges 5a et 5'a sont solidaires de la périphérie du second disque tournant 2 respectivement en deux points pivot D et D'. L'angle (p' défini par le rayon du disque 2 passant par D et le rayon passant par D' est de préférence égal à 90 . La rotation du disque 1 entraîne les extrémités avant 3a et 3'a des éléments de propulsion 3 et 3 et leur imprime un mouvement sinusoïdal chacun dans un plan distinct. II en est de même pour les extrémités arrières 3b et 3'b qui sont également entraînées dans un mouvement alternatif sinusoïdal dans des plans distincts. Le mouvement résultant conféré aux éléments de propagation 3 et 3' permet la progression du dispositif de l'invention. Ce second mode de réalisation peut avantageusement être utilisé pour équiper un bateau à pédales pour une seule personne. En effet, la présence de deux éléments de propulsion permet de pallier au problème des variations de la puissance à fournir. La puissance à fournir avec ce mode de réalisation est constante quelque soit la position des éléments de propulsion 3 et 3' qui sont déphasés de 90 . Des variantes non représentées de deux modes de réalisation précédemment exposés consistent à n'utiliser qu'un seul disque tournant les extrémités avant 3a et arrière 3b d'un ou de deux éléments de propulsion 3 et 3' étant reliées à la périphérie de ce disque par l'intermédiaire de moyens de liaison qui peuvent être tels que précédemment décrits. Le mouvement du ou des élément de propulsions 3 et 3' décrits dans les deux précédents modes de réalisation est alternatif sinusoïdal et s'effectue dans un plan sensiblement vertical par rapport au plan de propagation, c'est-à-dire à la surface du fluide. En référence à la figure 3, un troisième mode de réalisation du dispositif de la présente invention va maintenant être décrit. Ce mode de réalisation particulier peut avantageusement équiper des engins de taille plus importante. L'énergie motrice pourra alors provenir d'un ou plusieurs moteurs. Cette troisième réalisation comprend deux disques tournants 1 et 2 disposés dans un plan horizontal par rapport à la direction de propagation P et deux éléments de propulsion 3 et 3'. Les extrémités avant 3a et 3'a des éléments de propulsion 3 et 3' sont reliées à des premiers moyens de liaison 4 et 4' tandis les extrémités arrière 3b et 3'b des éléments de propulsion 3 et 3' sont reliées à des seconds moyens de liaison 5 et 5'. Les premiers moyens de liaison 4 et 4' sont constitués de deux barres en T respectivement 4a, 4b et 4'a, 4'b. L'extrémité 4c et 4'c de chacune des barres 4a et 4'a est reliée par un pivot à l'extrémité avant 3a 3'a de chacun des éléments propulsion 3 et 3'. Les barres 4b et 4'b qui sont sensiblement perpendiculaires aux barres 4a et 4'a sont associées au premier disque 1 par l'intermédiaire de chariots fixés sur ce disque, respectivement en deux points pivots D et E. Le point D est situé sur la face supérieure 1 a du disque 1 tandis que le point E est situé sur la face inférieure 1 b du disque 1, les faces inférieure et supérieure 1 a et 1 b étant définies par rapport à la position relative en référence aux éléments de propagations 3 et 3' qui pénètrent dans le fluide. Les points D et E sont de préférence diamétralement opposés. De même, les extrémités arrières 3b et 3'b des éléments de propulsion 3 et 3' sont reliés à des seconds moyens de liaison 5 et 5' qui sont constitués de deux barres en T respectivement 5a, 5b et 5'a, 5'b. L'extrémité 5c et 5'c de chacune des barres 5a et 5'a est reliée à l'extrémité arrière 3b 3'b de chacun des éléments propulsion 3 et 3'. Les barres 5b et 5'b qui sont sensiblement perpendiculaires aux barres 5a et 5'a sont associées au second disque 2 par l'intermédiaire de chariots fixés sur ce disque, respectivement en D' et E'. Le point D' est situé sur la face supérieure 2a du disque 2 tandis que le point E est situé sur la face inférieure 2b du disque 2, les faces inférieure et supérieure étant définies par rapport à leur position relative en référence aux éléments de propagation et 3'. Les points D' et E' sont de préférence diamétralement opposés. Les barres 4a, 4'a, 5a et 5'a sont de préférence guidées par des moyens de guidage 6 constitués d'une pluralité de paires de roulettes 6a disposées face à face deux à deux en sorte de permettre le coulissement et le guidage desdites barres. Les deux disques 1 et 2 étant animés d'un mouvement de rotation dans le même sens, les points D, D', E et E' se déplacent en rotation entraînant ainsi en translation les barres 4a, 4', 5a et 5'a qui impriment aux extrémités avant et arrières 3a, 3a', 3b et 3'b des éléments de propulsion 3 et 3' un mouvement alternatif sinusoïdal de droite et gauche par rapport à direction de propagation P. Le déphasage A est déterminé par la position relative des points D et D' et E et E'. Les points D et E et D' et E' étant respectivement diamétralement opposés, les mouvements des deux éléments de propulsion 3 et 3' sont en opposition de phase. C'est alors que les forces strictement perpendiculaires à la direction de propagation s'annulent. Avantageusement, en prévoyant un deuxième jeu de mécanisme identique comportant chacun les roues 1 et 2 et en réglant le déphasage entre ces deux jeux de mécanisme d'un angle de 90 , la puissance à fournir pour faire tourner l'ensemble des jeux est alors constante. Dans ce troisième mode de réalisation le mouvement alternatif sinusoïdal des extrémités avant et arrière des éléments de propulsion s'effectue dans un plan parallèle à la direction de propagation et horizontal par rapport au plan de propagation, c'est-à-dire à la surface du fluide. Selon ce mode de réalisation, pour permettre de compenser les variations de distance entre les points de liaison de l'élément de propulsion sur les barres 4a et 5a, liées au mouvement oscillatoire, des moyens 30 de compensation, tels des glissières, sont prévus sur un des points d'ancrage de l'élément de propulsion sur la barre 4a ou 5a. En référence aux figures 1 et 4, lorsque le point pivot E se trouve en a, l'élément de propulsion 3 se trouve incliné comme représenté sur la figure 4 en position a. L'extrémité avant 3a se trouve orientée vers le haut par rapport à l'extrémité arrière 3b. Lorsque le point E est en position p, l'élément de propulsion est à l'horizontale, ses extrémités avant et arrière 3a et 3b sont dans un même plan. Lorsque le point E est en position 8, l'extrémité avant 3a est plus basse que l'extrémité arrière 3b (voir position 0 sur la figure 4). De même, lorsque le point E est en position 8, l'élément de propulsion 3 est à nouveau à l'horizontal (confère position 8 sur la figure 4). Bien entendu, le système fonctionne de manière identique si le ou les éléments de propulsion évoluent non plus de bas en haut mais de droite à gauche, le plan de ces éléments de propulsion n'étant plus sensiblement horizontal mais vertical. La disposition du dispositif de l'invention sur un bateau où tout autre type d'engin n'est pas limitée selon l'invention. Ces éléments de propulsion pénètrent nécessairement dans le fluide, les disques tournants pouvant éventuellement pénétrer ou être disposé hors du fluide. Selon le mode de réalisation de la figure 3, en déplaçant l'axe de rotation d'un disque à droite ou à gauche par rapport à un point moyen, on constitue un gouvernail. L'angle de déphasage sera progressivement réduit en relation avec l'augmentation de vitesse de l'engin. REVENDICATIONS 1. Dispositif de propulsion dans un fluide, notamment d'un bateau à pédales selon une direction de propagation (P) caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un disque (1) tournant ; - au moins un élément de propulsion (3, 3') qui présente une extrémité avant et une extrémité arrière selon la direction de propagation ; - des premiers moyens (4) de liaison permettant de relier l'extrémité avant de l'élément de propulsion audit disque tournant en sorte d'imprimer à ladite extrémité avant un mouvement alternatif de type sinusoïdal ; et - des seconds moyens (5) de liaison permettant de relier l'extrémité arrière dudit élément de propulsion audit disque tournant en sorte d'imprimer à ladite extrémité arrière de l'élément de propagation un mouvement alternatif de type sinusoïdal, dans le même plan mais déphasé par rapport au mouvement de ladite extrémité avant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvements alternatifs de type sinusoïdaux des extrémités avant et arrières sont contenus dans des plan verticaux. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mouvement sinusoïdaux des extrémités avant et arrières sont contenus dans des plan horizontaux. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un premier (1) et un second disque (2) tournant, les premiers moyens de liaison reliant l'extrémité avant de l'élément de propulsion audit premier disque et les seconds moyens de liaison reliant l'extrémité arrière de l'élément de propulsion audit second disque. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux éléments (3, 3') de propulsion, les extrémités avant des éléments de propulsion étant reliées au premier disque par l'intermédiaire de premiers moyens de liaison, les extrémités arrières des éléments de propulsion étant reliées audit second disque par l'intermédiaire de seconds moyens de liaison. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7) de variations de l'angle de déphasage 6. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens de liaison et/ou lesdits seconds moyens de liaison comprennent une tige (5A) dont une extrémité est solidaire d'un disque tournant, l'autre extrémité étant solidaire d'une extrémité de l'élément de propulsion. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les premier et/ou les seconds moyens de liaison comprennent - une première tige (4A, 5A) comportant une extrémité solidaire d'une extrémité d'un élément de propulsion (3, 3') ; - une seconde tige (4B, 5B) sensiblement perpendiculaire à la première tige, solidaire de ladite première tige et associée par un moyen de guidage au disque tournant en sorte d'entraîner en translation ladite première tige. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de guidage en translation de ladite première tige.