Brevet FR2911940A1 — publié le 20080801

-1- 2911940 DESCRIPTION A 1 ÉTAT DE LA TECHNIQUE. 1 - STOCKAGE DE L' ÉNERGIE PAR VOLANTS INERTIELS . Les accumulateurs inertiels sont , à I' heure actuelle , peu utilisés à cause de leur coût élevé ( achat et maintenance ), suite à la très grande vitesse de rotation du volant. L' objet de la présente invention est au contraire d' utiliser un dispositif massif tournant à faible vitesse afin de réaliser des accumulateurs peu onéreux et fiables. 2 - UN ACCUMULATEUR INERTIEL ORIGINAL . L'originalité de la présente invention est la combinaison de deux mouvements : - un mouvement pendulaire d' une masse (32) portée par un bras (31) solidaire d' un axe (2) dont 10 l' inclinaison est variable à l' intérieur d' un angle solide . - un mouvement circulaire faisant suite au mouvement pendulaire dès que l' inclinaison de I' axe est modifiée de manière adéquate des instants déterminés. Une certaine énergie est ainsi accumulée dans la machine grâce à la rotation d 'un dispositif pendulo- rotatif qui constitue ainsi un pseudo- volant inertiel . •15 La description suivante correspond à une réalisation d' une machine ne comprenant qu' un seul système pendulo- rotatif. Les machines en comprenant deux sont aisément décrites grâce à une simple symétrie par rapport au plan horizontal central . B 1 LE PREMIER ÉTAGE DE LA MACHINE . Il se compose de 2 dispositifs : -LE SYSTEME PENDULO - ROTATIF . Un axe (2) est relié, d'une part à I' arbre principal (4) par l' intermédiaire d' un cardan (41) , et d' autre part 20 à un coulisseau (13) , dont la position sur la glissière (14) détermine son inclinaison . Cet axe (2) est solidaire d' un pendule , composé d' un bras rigide (31) à l' extrémité duquel est fixée masse (32) . Dès que I' axe (2) prend une certaine inclinaison , le pendule amorce un mouvement pendulaire qui se maintient, frottements mis à part, tant que l' inclinaison ne change pas. Si à un instant bien déterminé ,1' axe (2) prend une inclinaison différente, symétrique par exemple , le 25 pendule continue son mouvement qui , d' alternatif , devient rotatif . L' inclinaison différente de l' axe (2) , toujours à des instants bien déterminés, entraîne le pendule dans un mouvement rotatif continu à l' intérieur d' un angle solide . Puisque la distance entre le cardan (41) et le coulisseau (13) dépend de l' inclinaison de I' axe (2) , un manchon cannelé (22) permet à I 'axe (2) d' ajuster sa longueur automatiquement . 30 -L'ACTIONNEUR. Quelle que soit sa réalisation, un actionneur (1) a pour fonction de donner à I' axe (2) l' inclinaison souhaitée à un instant bien déterminé de la position du pendule. Une réalisation simple et fiable est décrite ci-après. Un coulisseau (13) , se déplaçant dans une glissière (14), elle- même portée par un plateau tournant 35 (15) permet à l' axe (2) de prendre n' importe quelle inclinaison à l' intérieur d' un cône. Entre la glissière (14) et le plateau tournant (15) s' interposent des amortissurs de vibrations (16) . La banalité des organes ( mécaniques, électriques , pneumatiques ,etc...) intervenant dans la réalisation de l' actionneur, nous en épargne la description . Cependant, signalons la présence indispensable d' un automate programmable ( 6) envoyant ses ordres 40 à l'actionneur (1), après réception des données fournies par le capteur (61) concernant non seulement la vitesse de rotation du système pendulo- rotatif mais aussi sa direction . Un processeur (62) coordonne et contrôle le tout . 2 2911940 C / LE SECOND ÉTAGE DE LA MACHINE . C' est l' interface entre la machine et l' extérieur : - LA RECUPERATION DE L' ÉNERGIE NATURELLE . Cette fonction consiste à récupérer l' énergie mécanique de fluides en mouvement ( vent, vagues, houle, 5 courants marins ou fluviaux , ....) grâce à des dispositifs banals qu' il est inutile de décrire . Cette énergie mécanique est transmise à la machine grâce au prolongement (44) de l' arbre (4) , entre lesquels un coupleur magnétique (72) , faisant aussi office de réducteur , permet à la machine et aux organes de r récupération de l' énergie naturelle de fonctionner indépendamment . - LA GE:NERATION D' ÉLECTRICITÉ . Un alternateur (7) permet à la machine , soit de générer directement de l' électricité , soit de restituer à I' installation ou éventuellement au réseau ,I' énergie cinétique accumulée par la machine . Un régulateur (71) commande les fonctions de (7) , soit en générateur inertiel , soit en générateur à partir de sources naturelles extérieures . Selon une autre réalisation de l' invention, le générateur peut avoir la forme d' un disque épais (8) , 15 portant des aimants (81) en rotation devant une couronne de bobines (82) . Par sa masse , ce disque constitue un volant inertiel complémentaire . Une table (42) , contenant éventuellement les bobines (82) , supporte l' ensemble générateur . L' ensemble générateur est relié à I' arbre (4) par l' intermédiaire d' un coupleur magnétique (73) . - LE STOCKAGE D' ÉNERGIE INERTIELLE . . 20 Dans une configuration avec un générateur (7) classique , il est recommandé de prévoir un disque (8) emmagasinant de I' énergie cinétique . E / LE FONCTIONNEMENT DE LA MACHINE . - REPERAGE DES ORGANES MOBILES . Un tour complet comprend plusieurs phases en fonction de la vitesse de rotation du système . 25 Prenons par exemple un tour complet en 4 phases . Chaque phase s' analyse en 3 temps , de durée différentes naturellement. En appelant N, E, S et O, les 4 points cardinaux du plateau tournant (15) , le repérage simultané de la glissière (14) et du coulisseau (13) donne automatiquement la direction de I' axe (2) . - ANALYSE DES 3 TEMPS D' UNE PHASE : 30 1 ) Le coulisseau (13) est sur N , donc l' axe (2) est incliné vers N . Le bras (31) , en rotation dans le sens trigonométrique fait parcourir à la masse (32) I' arc E -N . 2 0) Avant que le bras (31) n' arrive sur N , le plateau tourne rapidement de 90 ; le coulisseau (13) est placé en O et I' axe (2) prend une inclinaison vers O . La masse (32) se trouve alors en position haute dans le nouveau référentiel pendulaire du bras (31). 215 3 ) La masse (32) , en recherche d' un nouvel équilibre , entraîne le bras (31) vers O , relançant ainsi la rotation du système : la masse (32) décrit alors I' arc N - O . Et nous sommes ramenés au temps 1 de la phase suivante . - ROTATION DU PLATEAU (15) : Programmée en fonction de la vitesse angulaire du système pendulo- rotatif, la rotation du plateau (15) 40 s 'effectue par saccades lorsque cette vitesse est faible . Mais au delà d' un certain seuil , et compte de I' inertie du plateau, ce dernier tournera pratiquement de manière régulière en accompagnant , en avance ou en retard selon le cas, la rotation du système. -3- REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant d 'accumuler del' énergie cinétique dans un système inertiel composé d' une masse ( 32) portée par un bras (31) , caractérisé par le fait que l' axe (2) , sur lequel est fixé le bras (31), peut s' incliner d' un certain angle, ce qui a pour effet d' imprimer à I' ensemble (31 + 32) un mouvement pendulaire , qui se transforme en rotation continue si I' axe (2) est incliné très rapidement de manière adéquate en des instants bien déterminés . 2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé par 1' existence d' un arbre vertical (4) , équipé d' un cardan (41) , ce qui lui permet de rester solidaire de I' axe (2) malgré les différentes inclinaisons de ce dernier . L' arbre (4) est prolongé par un demi-arbre (44) sur lequel peuvent être montés des organes spécifiques de récupération de l' énergie naturelle ( vent, vagues, courants , ) Un coupleur magnétique (72) , faisant aussi office de réducteur , permet à la machine et aux organes récupérateurs de fonctionner indépendamment . 3 - Dispositif selon I ' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par l' existence d' un actionneur (1) , électromécanique ou pneumatique , donnant une inclinaison adéquate à I' axe (2) pour entretenir la rotation du système . Selon une première réalisation de l' invention, l' actionneur est un bras robotisé classique . Selon une seconde réalisation de l' invention, plus rustique et moins onéreuse ,I' actionneur comprend : un coulisseau (13) , se déplaçant dans une glissière (14) , elle- même portée par une platine ou une couronne pouvant s' orienter sur 360 . Agissant simultanément sur le coulisseau (13) et sur la couronne (15) ,I' actionneur donne ainsi très rapidement n' importe quelle inclinaison à I' axe (2) , à l' intérieur d' un cône . 4 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par I ' existence d' un automate programmable (6) qui envoie toutes informations utiles 25 l' actionneur (1) pour la modification de l' inclinaison de l' axe (2) . L' automate (6) reçoit des informations permanentes , du capteur (61) , sur la position du bras (3) et la vitesse angulaire de l' axe (2) , ainsi que du régulateur (71) . Un processeur (62) coordonne le fonctionnement de I' ensemble . 5 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , 30 caractérisé par I' existence d' un générateur (7) , permettant de récupérer l' énergie cinétique , soit du système pendulo- rotatif, soit des organes de récupération de l' énergie naturelle . L' axe du moteur -générateur est coaxial à r arbre (4) et lui est solidaire grâce à un coupleur (73) , de préférence magnétique , autorisant ainsi un fonctionnement indépendant de l' alternateur et du système pendulorotatif . .35 Un régulateur (71) commande les fonctions de (7) , soit en générateur inertiel , soit en générateur à partir de sources naturelles extérieures . 6 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par l' existence d' un volant inertiel (8) , directement solidaire de l' arbre (4) , qui permet d' accroître l' énergie cinétique globale du système rotatif . CIO II repose sur un palier mécanique ou , de préférence , il se trouve en sustentation magnétique . 7 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par le remplacement du générateur (7) classique par un volant inertiel (8) , portant des aimants (81) défilant devant une couronne de bobines (82) . -4- 2911940 8 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par I' existence de deux organess annexes : un amortisseur de vibrations (16) au niveau de la platine (15) et un manchon cannelé ( 22) , reliant les deux parties de l' axe (2) , en permettant à ce dernier un ajustement automatique de la distance entre le cardan (41) et le coulisseau (13) en 5 fonction de son inclinaison . 9 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par I' existence d' un second système pendulo- rotatif , destiné à accroître l' inertie de la machine et surtout à l' équilibrer dynamiquement . Identique quant à sa conception , ce second système pendulo- rotatif comprend les mêmes organes I0 assurant une inclinaison de son axe symétrique à celle du premier système par rapport au plan contenant la couronne (15) , commune dès lors aux deux systèmes . 10 - Dispositif selon 1' une quelconque des revendications précédentes , caractérisé par I' existence d' un ensemble mécanique de liaison assurant une rotation synchrone absolument nécessaire des deux bras et donc des deux masses .