Brevet FR2949753A1 — publié le 20110311

DISPOSITIF DE GENERATION DE COURANT ET/OU DE MOTORISATION ELECTRIQUE A BORD D'UNE STRUCTURE NAVIGANTE La présente invention concerne un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique à bord d'une structure navigante. La plupart des structures navigantes sont propulsées par au moins un moteur thermique, soit utilisé en tant que propulsion principale, soit utilisé en tant que propulsion auxiliaire ou de secours comme dans le cas d'un voilier. Bien qu'elle soit fonctionnelle et qu'elle ait une autonomie raisonnable, une motorisation thermique possède plusieurs inconvénients vis-à-vis des usagers de la structure navigante et de l'environnement, notamment en comparaison d'une motorisation électrique. Ainsi, on connaît les inconvénients inhérents à tout moteur à combustion thermique comme l'émission de gaz polluants ou une intensité sonore élevée, ces pollutions sont particulièrement notables dans les ports, et s'amplifient proportionnellement à leur fréquentation, notamment en période estivale. De plus, lors de manoeuvres pour rentrer ou sortir du port, ou lors de toute autre navigation à basse vitesse, correspondant à un régime du moteur inférieur ou égal à environ mille tours par minute, ladite motorisation thermique est utilisée à un point de fonctionnement inapproprié. En effet, un moteur inbord, notamment diesel, d'une structure navigante fournit généralement une puissance et un couple maximaux entre une vitesse de rotation intermédiaire et une vitesse de rotation maximale, tandis qu'à faible vitesse de rotation le couple et la puissance fournis sont relativement faibles. Par conséquent, une motorisation thermique se révèle mal appropriée en navigation à basse vitesse et n'offre pas un bon compromis entre les différentes plages d'utilisation. Un moteur électrique étant capable de fournir un couple relativement important 5 à basse vitesse de rotation, des motorisations hybrides ou thermiques à assistance électrique ont été développées. On connaît ainsi un dispositif de l'art antérieur décrit dans la demande de brevet européen EP-1.806.284 du même déposant. Ainsi, ce document EP-1.806.284 est relatif à un dispositif générateur/moteur 10 électrique dans une structure navigante, tout comme la présente invention. Selon ce document EP-1.806.284, la structure navigante comprend au moins une motorisation et au moins un parc batteries. Ladite motorisation comprend au moins un moteur thermique, un ensemble réducteur/inverseur, et une ligne d'arbre équipée d'une hélice à son extrémité. 15 Ledit dispositif générateur/moteur est intercalé entre le moteur et l'ensemble réducteur/inverseur, le moteur et l'ensemble étant solidarisés à la coque de la structure navigante par des supports prévus à cet effet. Ce dispositif générateur/moteur s'interpose donc directement entre l'arbre menant du moteur et l'arbre mené de l'ensemble réducteur/inverseur moyennant 20 un décalage longitudinal ménagé entre les deux organes, généralement un déplacement du moteur vers l'avant de la structure navigante, de 150 à 200 mm pour donner un ordre de grandeur. Ce décalage du moteur peut s'avérer problématique voire impossible à mettre en oeuvre dans les emplacements recevant la motorisation de certaines structures 25 navigantes, notamment les plus petites. Afin de générer un courant pour alimenter un parc batteries, ledit dispositif générateur/moteur intègre un ensemble stator/rotor. Cet ensemble stator/rotor peut aussi être utilisé en tant que moteur électrique à condition d'installer un embrayage entre l'arbre menant du moteur thermique et le rotor. Ce document EP-1.806.284 prévoit d'interposer cet embrayage au niveau de la 5 cloche protégeant le volant moteur. Sachant que les fabricants fournissent des blocs moteur déjà équipés avec un volant et une cloche moteur, la mise en place dudit embrayage nécessite un démontage du volant et de la cloche, ainsi qu'une adaptation dudit embrayage à chaque type de volant et de cloche. 10 D'une part, l'intégrité du moteur fourni par le fabricant n'est pas préservée. Et d'autre part, telle qu'elle est prévue dans ce document EP-1.806.284, l'interposition de l'embrayage diminue la facilité d'adaptation du dispositif générateur/moteur, et augmente le nombre d'heures de main d'ceuvre nécessaire pour son installation. 15 Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique à bord d'une structure navigante facilement et rapidement adaptable à une motorisation thermique d'une structure navigante, notamment existante, en préservant l'intégrité du bloc moteur thermique. 20 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante comprenant une motorisation et des moyens de stockage d'énergie électrique, ladite motorisation comprenant au moins un moteur thermique, un ensemble réducteur/inverseur, une ligne d'arbre entraînant des moyens de propulsion de ladite structure, ledit 25 dispositif étant caractérisé en ce qu'il est relié à la ligne d'arbre entre l'ensemble réducteur/inverseur et les moyens de propulsion. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente une structure navigante équipée d'un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique selon l'invention, - la figure 2 représente, sous forme de diagramme, un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique selon l'invention, - la figure 3 représente schématiquement un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique selon l'invention. La présente invention concerne un dispositif de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante. Comme illustré en figure 1, une structure navigante 10 comprend au moins une motorisation 12. Ladite motorisation 12 comprend au moins un moteur thermique 18, un ensemble 20 réducteur/inverseur, une ligne d'arbre 22 entraînant des moyens de propulsion 24 de ladite structure : une hélice comme dans l'exemple représenté, une propulsion à turbine, une embase de propulsion de type Z-drive ou autre. Ladite structure comprend aussi des moyens de stockage d'énergie électrique 26, lesdits moyens 26 étant constitués de préférence d'un parc batteries moteur 28 et d'un parc batteries service 30 séparés, le parc batteries moteur 28 étant alimenté de façon connue par un alternateur équipant le moteur 18, et le parc batteries service 30 permettant d'alimenter divers équipements électriques embarqués pour la navigation et/ou le confort des passagers. Selon l'invention, le dispositif 32 de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante est relié à la ligne d'arbre 22 entre l'ensemble 20 réducteur/inverseur et les moyens de propulsion 24. Comme représenté schématiquement en figure 2, ledit dispositif 32 comprend au moins des moyens de commande 34 d'un moteur/générateur 36 électrique relié à la ligne d'arbre 22 par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission 38. Lesdits moyens de commande 34 sont reliés électriquement aux moyens 26 de stockage d'énergie électrique, et le dispositif 38 transmet un mouvement de rotation entre l'arbre 40 de sortie/entrée du moteur/générateur 36 électrique et la ligne d'arbre 22. Plus précisément, le dispositif 38 de transmission est réversible de manière à pouvoir entraîner, et être entraîné par, le moteur/générateur 36, et ce dispositif 38 comprend des moyens 42 de liaison rapide avec la ligne d'arbre 22. Dans un mode de réalisation préféré du dispositif 32 représenté en figure 3, lesdits moyens de liaison 42 prennent la forme d'une poulie 44 solidarisée à la ligne d'arbre 22 et entraînée par/entraînant une courroie ou une chaîne 46. Avantageusement, l'ensemble poulie 44 et courroie 46 peut être rapidement et facilement monté à proximité de l'accouplement 48 entre la ligne d'arbre 22 et l'ensemble 20 réducteur/inverseur, cet accouplement 48 étant démontable. Selon une variante plus perfectionnée, les moyens de liaison 42 avec la ligne d'arbre 22 peuvent prendre la forme d'un boîtier intercalé sur ladite ligne et intégrant des moyens d'accouplement/désaccouplement avec ladite ligne, notamment un embrayage et différents pignons, et des moyens d'inversion du sens de marche. Par la suite, ledit dispositif 38 de transmission comprend une transmission hydraulique constituée par un moteur/pompe hydraulique principal 50, un circuit hydraulique 52, et au moins un moteur/pompe hydraulique auxiliaire 54. Le moteur/pompe principal 50 est accouplé à l'arbre 40 de sortie/entrée du moteur/générateur 36 électrique de manière à entraîner/être entraîné par ledit moteur/générateur 36. Et, le moteur/pompe auxiliaire 54 est équipé d'une poulie 56 reliée à la poulie 44 par la courroie ou la chaîne 46 de manière à entraîner/être entraîné par la ligne d'arbre 22. Avantageusement, des moteurs/pompes 50,54 hydrauliques de taille réduite permettent de transmettre une puissance et couple importants à faible vitesse de rotation, notamment à des vitesses d'entraînement de la ligne d'arbre 22 correspondant à un régime du moteur thermique 18 inférieur ou égal à environ mille tours par minute. Toujours dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le moteur/générateur 36 est un moteur de type asynchrone, et les moyens de commande 34 comprennent un variateur de vitesse 58 et une électronique de puissance 60 pilotant le fonctionnement dudit moteur/générateur 36 et du variateur 58. Le variateur de vitesse 58 assure la conversion et la régulation de la tension fournie par/alimentant les moyens 26 de stockage d'énergie électrique et le moteur/générateur 36 lors du fonctionnement du dispositif 32 en génératrice et en motorisation électrique. Eventuellement, pour les besoins lors du fonctionnement en motorisation électrique, les moyens 26 de stockage d'énergie électrique de la structure 20 navigante peuvent être redimensionnés ou complétés à la hausse. Avantageusement, une interface 62 homme/machine, comme par exemple un joystick et différents commutateurs, est reliée à l'électronique de puissance 60 pour permettre à l'utilisateur de piloter simplement, et indépendamment de la motorisation thermique 18, le fonctionnement du dispositif 32 utilisé en tant que 25 motorisation électrique. Ladite interface 62 homme/machine permet aussi à l'utilisateur de gérer facilement la charge des moyens 26 de stockage de l'énergie électrique lors de l'utilisation du dispositif 32 en tant que génératrice. Selon un procédé d'utilisation du dispositif 32 de génération de courant et/ou de motorisation électrique à bord d'une structure navigante selon l'invention : ledit dispositif 32 est utilisé comme motorisation électrique lors de manoeuvres, pour rentrer/sortir du port ou lors de toute autre navigation à basse vitesse, effectuées avec une vitesse d'entraînement de la ligne d'arbre 22 correspondant à un régime du moteur thermique 18 inférieur ou égal à environ mille tours par minute, et, ledit dispositif 32 est utilisé comme génératrice lors de l'utilisation du moteur thermique 18 comme propulsion. Eventuellement, dans le cas d'un voilier navigant sous voiles, les moyens de propulsion 24, notamment une hélice à pales fixes, peuvent permettre un entraînement de la ligne d'arbre 22 qui devient moteur et entraîne le dispositif 38 de transmission et le moteur/générateur 36, permettant ainsi la production d'énergie, la perte de vitesse de la structure navigante restant tout à fait acceptable car le couple du dispositif de génération d'énergie électrique est réduit. On constate donc que le dispositif 32 selon l'invention est facilement et rapidement adaptable à une motorisation thermique 18 d'une structure navigante 10, notamment existante, grâce aux moyens de liaison rapide 42 du dispositif de transmission 38, ces moyens 42 préservant en outre l'intégrité du bloc moteur thermique 18 fourni par le fabricant. Bien entendu, les différentes variantes de réalisation de ces moyens de liaison 42 du dispositif de transmission 38 pouvant être imaginées à partir de la présente description sont couvertes par l'invention, tout comme les variantes de réalisation dudit dispositif de transmission 38 substituant la transmission hydraulique par une autre. Enfin, le dispositif 32 selon l'invention est évidemment adaptable à une motorisation 12 d'une structure navigante 10 comprenant plusieurs moteurs thermiques 18, le dispositif de transmission 38 étant alors adapté pour entraîner/être entraîné par chaque ligne d'arbre 22 de chaque moteur 18. On constate aussi que la présente invention peut facilement être vendue sous forme d'un kit prêt à monter sur une structure navigante existante, notamment en rénovation. REVENDICATIONS1. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) comprenant une motorisation (12) et des moyens de stockage (26) d'énergie électrique, ladite motorisation (12) comprenant au moins un moteur thermique (18), un ensemble (20) réducteur/inverseur, une ligne d'arbre (22) entraînant des moyens de propulsion (24) de ladite structure, ledit dispositif (32) étant caractérisé en ce qu'il est relié à la ligne d'arbre (22) entre l'ensemble (20) réducteur/inverseur et les moyens de propulsion (24). 2. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins des moyens de commande (34) d'un moteur/générateur (36) électrique reliés électriquement aux moyens de stockage (26) d'énergie électrique et un dispositif de transmission (38) comprenant des moyens de liaison (42) rapide avec la ligne d'arbre (22). 3. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (42) prennent la forme d'une poulie (44) solidarisée à la ligne d'arbre (22) et entraînée par/entraînant une courroie ou une chaîne (46). 4. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de liaison (42) sont montés à proximité de l'accouplement (48) entre la ligne d'arbre (22) et l'ensemble (20) réducteur/inverseur. 5. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le dispositif (38) de transmission comprend une transmission hydraulique constituée par un moteur/pompe hydraulique principal (50) accouplé à l'arbre (40) de sortie/entrée du moteur/générateur (36) électrique, un circuit hydraulique (52), et au moins un moteur/pompe hydraulique auxiliaire (54) équipé d'une poulie (56). 6. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le moteur/générateur (36) est de type asynchrone, et en ce que les moyens de commande (34) comprennent un variateur de vitesse (58) et une électronique de puissance (60) pilotant le fonctionnement dudit moteur/générateur (36) et du variateur (58). 7. Dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique pour une structure navigante (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une interface (62) homme/machine est reliée à l'électronique de puissance (60) pour permettre à l'utilisateur de piloter le fonctionnement du dispositif (32) utilisé en tant que motorisation électrique et de gérer la charge des moyens de stockage (26) de l'énergie électrique lors de l'utilisation du dispositif (32) en tant que génératrice. 8. Structure navigante (10) équipée d'un dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique selon l'une des revendications précédentes. 9. Procédé d'utilisation d'un dispositif (32) de génération de courant et/ou de motorisation électrique à bord d'une structure navigante (10) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en qu'il consiste à - utiliser ledit dispositif (32) comme motorisation électrique lors de manoeuvres, pour rentrer/sortir du port ou lors de toute autre navigationà basse vitesse, effectuées avec une vitesse d'entraînement de la ligne d'arbre (22) correspondant à un régime du moteur thermique (18) inférieur ou égal à environ mille tours par minute, et, - utiliser ledit dispositif (32) comme génératrice lors de l'utilisation du 5 moteur thermique (18), ou d'au moins une voile, comme propulsion.