Brevet FR2894932A1 — publié le 20070622

-1- champ magnetique terrestre>> Domaine technique La presente invention concerne une bouee comprenant une source d'energie permettant d'alimenter une lampe ou tout autre dispositif necessitant de ('energie. Le domaine de ('invention est plus particulierement mais de maniere non limitative celui des bouees de signalisation. Pour les besoins de ('expose, on distinguera trois blocs fonctionnels de bouees: une base flottante, permettant a la bouee de flotter - une source d'energie, permettant d'alimenter en energie un dispositif embarque necessitant de ('energie, et - une charge utile, comprenant un ensemble de dispositifs et d'appareillages embarques sur la bouee. Etat de la technique anterieure Pour un certain nombre d'applications telles que le balisage et le reperage sur des plans d'eau, on prefere aux bouees passives (simples flotteurs) des bouees >, porteuses par exemple d'une source lumineuse alimentee electriquement et dont on fait varier par exemple la couleur et la cadence de clignotement en fonction des imperatifs de signalisation. Avantageusement, on utilise comme source d'energie des panneaux photovolta'iques (PV) relayes par une batterie d'accumulateurs. Cette combinaison assure I'autonomie energetique de la bouee, et grace aux batteries la continuite de service en depit des aleas d'exposition au soleil dus par exemple a la meteorologie et aux saisons. De telles bouees existent soit pour ('utilisation en mer, soit pour ('utilisation sur des plans d'eau comme des lacs, etangs, ou bassins artificiels. L'utilisation optimale d'un panneau photovolta'ique est une exposition au soleil telle que le rayonnement tombe a la perpendiculaire du panneau -2-photovoltaique. Cette utilisation optimale necessite dons: une optimisation de ('orientation azimutale du panneau photovolta'ique, et de son inclinaison par rapport au sol. Cette optimisation est aisee pour les clispositifs fixes, ou Von utilise : soit des montures statiques, ('optimisation etant alors generalement bask sur la position du soleil au zenith en hiver, - soit des montures motorisees et orientables pour assurer le suivi du soleil, appelees montures equatoriales. Pour une bouee ou un dispositif flottant dont le sole oscille et tourne sur lui-meme au gre de la houle et des vents, la solution connue dans ('art anterieur est de doter la bouee de plusieurs panneaux photovolta'iques de telle sorte que I'un ou deux d'entre eux au moins restent exposes au soleil quelle que soit la position du soleil par rapport a la base flottante. Dans des applications pour lesquelles la charge utile est complexe (balise radio, station meteorologique, dialogue avec un systeme satellitaire...) le cout relatif de la source solaire est assez faible pour tolerer sa multiplication par trois ou quatre par rapport a une installation fixe. II n'en est pas de meme lorsque la charge utile est d'un coat relatif quasi negligeable, notamment pour un feu a diodes electroluminescentes. En ce cas la source solaire tend a titre le principal poste dans le prix de revient de la bouee. II serait par consequent avantageux de disposer d'une solution oii la bouee comprend un panneau photovoltaIque preseritant un azimut sensiblement fixe malgre la houle et le vent. Expose de ('invention Cet objectif est atteint avec une bouee comprenant une base flottante et une source d'energie photovolta'ique, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre au moins un aimant agence pour orienter la source d'energie vers une direction d'equilibre sensiblement fixe par rapport a la direction du champ magnetique terrestre. Autrement dit, la source d'energie a un azimut d'equilibre sensiblement constant. Cet azimut peut par exemple titre le sud geographique dans ('hemisphere nord, et le nord geographique dans ('hemisphere sud. La direction d'equilibre peut ainsi etre parallele ou transversale a la direction du champ magnetique terrestre. Par exemple, dans I'hemisphere nord, la direction d'equilibre peut etre le sud geographique. Les poles magnetiques se deplacant et ne correspondant pas necessairement aux poles geographiques, i1 peut etre nece_ssaire d'appliquer une correction de declinaison magnetique moyenne propre au lieu d'utilisation. De maniere preferentielle, les aimants sont des aimants permanents. La source d'energie photovoltaYque peut avoir une inclinaison par rapport au sol optimisee en fonction d'une latitude d'utilisation, selon des regles usuelles utilisees par exemple pour les mont:ants statiques de panneaux photovolta'iques de dispositifs fixes. L'invention repose sur I'utilisation du champ magnetique terrestre pour que, par exemple, la base flottante dotee d'aimants convenablement agences se comporte comme une boussole, c'est-a-dire s'oriente spontanement de telle sorte qu'elle presente toujours le rneme cote vers le sud terrestre ou tout autre azimut privilegie pour le montage d'un panneau photovoltaYque. L'interface entre de ('eau et base flottante presente un coefficient de frottement suffisamment faible pour que le couple de rappel cree par ('interaction entre le ou les aimants et champ magnetique terrestre suffise pour amener et stabiliser ('orientation de la source d'energie vers une direction d'equilibre sensiblement fixe par rapport a la direction du champ magnetique terrestre. Les aimants peuvent 'are au nombre de deux et 'are diametralement opposes par rapport a un axe vertical sensiblement centre sur la bouee selon ('invention, et avoir sensiblement la meme orientation de leurs poles. Plus ces aimants sont mutuellement eloignes, plus le couple de rappel est grand. Les deux principaux phenomenes qui peuvent perturber cette direction d'equilibre sont : - la houle, - le vent. On sait qu'une houle reguliere par ellememe ne perturbe pas la position en azimut d'une base flottante, ne provoquant que des oscillations -4 de ('elevation de la base. Sur les plans d'eau de faible surface et de faible profondeur, cet effet est du meme ordre de grandeur que les variations saisonnieres de la position du soleil, et semble donc acceptable. Une condition pour que le vent ait egalement un effet de perturbation acceptable peut titre - que exterieurement la partie emergee presente sensiblement une symetrie de revolution, - que la bouee selon ('invention soit suffisamment Iestee pour que couple de renversement cree par la prise au vent reste dans les limites prevues dans le dimensionnement de la source photovoltaYque. On notera que les situations de grand vent sont habituellement liees a des evenements atmospheriques qui de toute fagon diminuent tres fortement la production d'une source photovolta'ique. Exterieurement, la partie emergee de la bouee selon ('invention peut donc presenter sensiblement une symetrie de revolution. De plus, la bouee selon ('invention peut comprendre en outre des liens relies a un lest. Le lest peut permettre de limiter les derives de la bouee selon ('invention, et les liens peuvent permettrent d'amortir des oscillations de la bouee selon !'invention autour de la direction d'equilibre. La bouee selon I'invention peut comprendre en outre une batterie ou un accumulateur d'energie. Cette batterie ou accumulateur peut ainsi stocker de I'energie provenant de la source d'energie photovoltaYque. La source d'energie photovoltaYque peut comprendre un panneau solaire. La bouee selon ('invention peut comprendre en outre des moyens pour adapter la tension ou I'intensite electrique fournie par la source d'energie photovoltaique. La bouee selon ('invention peut comprendre en outre une source de lumiere alimentee par la source d'energie photovoltaYque. Dans ce cas, la bouee selon ('invention peut comprendre en outre un mat portant la source de lumiere. La bouee selon ('invention peut comprendre en outre des moyens pour allumer ou non la source de lumiere en fonction de la Iuminosite environnante. 2894932 -5-La bouee selon ('invention peut comprendre en outre une coque exterieure transparente ou translucide hebergeant la source d'energie photovoltaYque. L'invention concerne donc une bouee pouvant s'orienter 5 spontanement dans la direction du champ magnetique terrestre et qui dans son ensemble peut presenter des caracteristique mecaniques et aerodynamiques de nature a limiter les perturbations de cette orientation par les faibles aleas de houle et de vent qui prevalent dans la plupart des situations de bon ensoleillement. 10 Une bouee selon I'invention sera preferentiellement utilisee sur des plans d'eau tels que petits lacs, etangs ou bassins artificiels. Description des figures et modes de realisation D'autres avantages et caracteristiques de I'invention apparaitront a 15 I'examen de la description detaillee de mises en oeuvre nullement limitatives, et des dessins annexes suivants : - la figure 1 illustre une bouee selon ('art anterieur, dotee de quatre panneaux photovoltaYques couvrant sensiblement toutes les directions possibles autour de la bouee, et 20 la Figure 2 est une vue en coupe d'une bouee selon I'invention. On va tout d'abord decrire, en reference a la figure 1, la composition typique d'une bouee 10 de signalisation flottante selon ('art anterieur. La bouee 10 selon ('art anterieur peut presenter n'importe quelle 25 position en azimut. Elie est dotee d'un jeu de quatre panneaux photovolta'iques 11 en redondance, de sorte que, a tout moment de la journee, une surface equivalente a au moins un seul panneau soit sensiblement face au soleil. La charge utile de la bouee 10 selon ('art anterieur comprend un feu 30 clignotant 12 alimente par une batterie maintenue en charge par les panneaux 11. On notera que pour cette bouee selon ('art anterieur, aucune precaution quant a la prise au vent n'a ete prise. -6 On va maintenant decrire, en reference a la figure 2, une vue en coupe de profil d'une bouee selon I'invention. La bouee selon ('invention comprend une base flottante 20 en forme d'anneau et similaire a une bouee du type couronne ou de sauvetage traditionnelle. Cette base porte une sphere 21 (ou une demi sphere pour la partie emergee seulement) en materiau transparent tel que du plexiglas, ayant pour fonction la protection d'une plate-forme 23 portant un panneau photovoltaique 25, et un ensemble d'equipements selon la conception de la charge utile 26 comprenant une batterie, un regulateur et d'autres dispositifs utilitaires. En deux points diametralement opposes de cette base 20 sont noyes de fawn solidaire avec la base deux aimants permanents identiques 22, dont on a une vue agrandie montrant la disposition des poles (N) et > (S) selon la terminologie usuelle. Les directions pointees par les poles Nord des deux aimants sont sensiblement identiques. La base flottante constitue ainsi une sorte de boussole, qui va spontanement s'orienter de telle sorte que les poles Nord des aimants pointent vers le Nord geographique (qui est un > magnetique) et les poles Sud des aimants pointent vers le Sud geographique. Des cables ou chaines 24 ont pour fonction habituelle de relier la bouee selon ('invention a un lest fixe ou mobile qui limite de maniere connue les derives de la bouee selon ('invention. Ces cables ou chaines ont eeulement I'effet avantageux d'amortir les oscillations de la bouee selon ('invention autour de la direction Sud/Nord avec laquelle les aimants sont alignes. Du fait de I'alignement des aimants avec le champ magnetique terrestre, le panneau photovoltaique 25 se trouve oriente vers une direction d'equilibre correspondant a I'azimut le plus favorable a la captation de I'energie solaire. L'agencement du panneau photovoltaique et des aimants de la bouee selon ('invention illustree correspond au mode de realisation preferentielle d'une bouee selon ('invention pour ('hemisphere nord: les poles Sud des aimants et le panneau photovoltaique pointent sensiblement dans la meme direction, de sorte que la direction d'equilibre du panneau correspond sensiblement au sud geographique. En outre, le panneau photovoltaique presente un angle d'elevation, c'est-a-dire -7 d'inclinaison par rapport au sol, reglable en tenant compte de la latitude de la bouee selon !'invention sur le globe terrestre. Les batteries et autres equipements utilitaires de la charge utile 26 sont disposes sur la plate-forme 23 de telle sorte que ('ensemble soit equilibre par rapport a un axe vertical sensiblement centre sur la bouee selon ('invention. La charge utile comprend en outre une source de lumiere dans un logement spherique, et placee au sommet d'un tube 27 de faible diametre servant de logement a des raccordements electriques entre la source de lumiere, les batteries et la panneau photovoltaique. L'homme de !'art constatera aisement qu'ainsi realisee, la bouee selon ('invention de signalisation lumineuse presente les proprietes et caracteristiques suivantes : - une orientation spontanee du panneau photovoltaique vers le Sud geographique grace a des aimants permanents, -une construction de la partie apparente emergee selon une symetrie de revolution, de telle sorte qu'aucune prise au vent ne vienne perturber I'azimut de la bouee. - une stabilisation de ('angle d'elevation du panneau photovoltaique par lest et equilibrage des charges portees. Bien star, I'invention n'est pas limitee aux exemples qui viennent d'etre decrits et de nombreux amenagements peuvent titre apportes a ces exemples sans sortir du cadre de ('invention. En particulier, le panneau photovolta'ique d'une bouee selon !'invention peut titre oriente selon n'importe quel azimut desire. REVENDICATIONS 1. Bougie comprenant une base flottante (20) et une source d'energie photovoltaIque (25), caracterisee en ce qu'elle comprend en outre au moins un aimant (22) agence pour orienter la source d'energie vers une direction d'equilibre sensiblement fixe par rapport a la direction du champ magnetique terrestre. 2. Bougie selon la revendication 1, caracterisee en ce que les aimants (22) sont au nombre de deux et sont diametralement opposes par rapport a un axe vertical sensiblement centre sur la bouee, et en ce que les aimants ont sensiblement la meme orientation de leurs poles. 3. Bougie selon la revendication 1 ou 2, caracterisee en ce que, exterieurement, la partie emergee de la bouee presente sensiblement une symetrie de revolution. 4. Bougie selon rune des revendications 1 a 3, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre des liens (24) relies a un lest. 5. Bougie selon rune des revendications 1 a 4, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre une batterie ou un accumulateur d'energie. 6. Bougie selon rune des revendications 1 a 5, caracterisee en ce qu'elle 25 comprend en outre une source de lumiere alimentee par la source photovoltaIque (25). 7. Bougie selon la revendication 6, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre un mat (27) portant la source de lumiere. 8. Bougie selon rune des revendications 1 a 7, caracterisee en ce qu'elle comprend en outre une coque exterieure (21) transparente ou translucide hebergeant la source d'energie photovoltaIque. 30