Brevet FR2967482A1 — publié le 20120518

MECANISME POUR SUIVI DE TRAJECTOIRE SOLAIRE POUR PARABOLE La présente invention concerne un ensemble mécanique permettant de reproduire la trajectoire du soleil pour le guidage d'une parabole pour cuiseur solaire voir chauffe eau solaire. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIÈURE 1)Si le mouvement non manuel de la parabole s'obtient par la commande séparée de deux axes : un axe vertical pour l'azimut, un axe horizontal pour la hauteur du soleil, le système actionneur (moteur, électroaimant...) est double, de plus il nécessite des moyens technologiques de commande tel que capteurs solaires ou calculateurs car la vitesse de rotation des axes est variable à tout moment. Lorsque la commande des axes se fait à l'aide de traqueur solaire, le mouvement peut être affecté par les passages ntiagettx ou le déficit d'ensbleillement. 2)Si le mouvement non manuel de la parabole s'obtient pal- la commande d'un seul axe combiné (axe incliné), lors du mouvement, il y a soit basculement latéral de la parabole, ce qui provoque soit une perte d'horizontalité du récipient de cuisson, soit la déviation vers l'horizontale de la direction du faisceau lumineux ce qui limite les différents modes de cuisson et abaisse le rendement en affaiblissant l'angle d'incidence des rayons sur les surfaces à chauffer, limite l'efficacité d'une éventuelle enveloppe thermique autour du réceptacle. Ce basculement s'accompagne aussi d'un changement de niveau important au détriment de l'ergonomie dont le risque accru de l'exposition de l'utilisateur au faisceau lumineux. Généralement, la variabilité de la charge de cuisson provoque l'apparition de balourd difficile à équilibrer puisque variable et a pour conséquence une augmentation de la puissance de l'actionneur. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention a pour objectif de concevoir de manière synthétique une cinématique prédisposée pour recevoir un actionneur sans les inconvénients cités ci dessus. Cet ensemble mécanique s'interpose entre le sol et la parabole, En première approche son architecture sera celle d'un parallélogramme, schématiquement représenté sur la figure (1) Le mécanisme se compose d'un socle (S) pouvant recevoir deux axes tournants : (A) et (B). L'axe (A) est orienté parallèlement à l'axe de rotation terrestre, l'axe (B) est vertical, le point de rencontre fictif des axes (A) et (B) est le point (1) du parallélogramme. L'axe (A) et le bras (C) sont articulés au point (1), l'axe d'articulation est orthogonal au plan du parallélogramme. L'angle (DS) est égal à l'angle de déclinaison solaire plus l'angle de latitude du lieu d'utilisation, afin que la direction du bras (C) reste parallèle au rayon solaire aux cours différentes saisons. Cet angle peut être ajusté hebdomadairement ou simultanément lors du positionnement manuel de départ de l'angle azimut. Le point (2) du parallélogramme est matérialisé par une rotule articulant le bras (C) avec le bras (D) selon les 3 axes de l'espace. Le point (3) du parallélogramme est matérialisé par une articulation dont l'axe est orthogonal au plan du parallélogramme, cette articulation reliant le bras (D) au bras (E). Le point (4) du parallélogramme est matérialisé par une articulation dont l'axe est orthogonal au plan du parallélogramme, cette articulation reliant le bras (E) à l'axe (B).Géométriquement les bras (C ) et(E) sont parallèles, le bras (E) faisant partie de la structure de la parabole, il en résulte une bonne orientation de la parabole par rapport au soleil lors de la rotation de l'axe (A), la parabole étant articulée sur l'axe horizontal au point (4), il en résulte que le point focal reste sur le plan vertical passant par l'axe (B). Il est à noter que du fait des articulations (1 3 et 4 ) le parallélogramme est toujours coplanaire. Après cette approche il est possible de modifier la longueur des bras (B C D E) figure (2). Le bras (E) étant plus long que le bras (C), ce rapport de longueur permet de réduire la course du point focal en faisant varier l'angle d'incidence des rayons solaires sur la parabole. Le bras (D) étant plus court que l'arbre (B), ce rapport de longueur permet de positionner le point focal au- dessus de la parabole. Cet aménagement permet d'avoir le support du récipient fixe par rapport à l'axe vertical (B) et donc de supprimer le problème de la variation de balourd et de garantir ainsi l'horizontalité du récipient sans rajout de mécanisme. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure (1) est une représentation schématique d'un mécanisme intermédiaire par rapport au but recherché. La figure (2 ) est une représentation schématique du mécanisme le mieux adapté par rapport au but recherché. La figure (3 ) représente le faisceau lumineux lorsque le soleil est au zénith le 21 juin. La figure (4 ) représente le faisceau lumineux lorsque le soleil est au zénith aux équinoxes. La figure (5 ) représente le faisceau lumineux lorsque le soleil est au plus bas. La figure (6 ) est un exemple de réalisation avec parabole et support de four. La figure (7 ) est une représentation du mécanisme seul, parabole orientée vers le sud. La figure (8 ) est une représentation du mécanisme seul, parabole orientée vers le sud-ouest après rotation de l'axe (A). La figure (9 ) est une représentation en coupe du mécanisme seul, parabole orientée vers le sud DESCRIPTION D'UN MODE DE FABRICATION Le socle (S) recevant les axes (A) et (B) peut être amovible ou à sceller, il doit être suffisamment stable pour résister à la force du vent. Le logement permettant de guider l'axe (A) en rotation est incliné de la valeur approchée de l'angle de latitude du lieu d'utilisation. L'axe (A) reçoit l'actionneur (moteur pas à pas, électroaimant...)pour assurer une rotation constante de 15 degrés par minute. Compte tenu de la faible vitesse de rotation il est judicieux d'utiliser une réduction qui limitera la puissance utile et rendra le mouvement irréversible aux forces du vent, de commander ensuite l'axe par de brèves actions régulières (toutes les 8 minutes par exemple). Pour bénéficier pleinement d'un des avantages de ce mécanisme (affranchissement de variabilité du balourd) il faut d'abord veiller au bon équilibrage de l'ensemble mobile par rapport à l'axe horizontal au point (4). A titre d'exemple pour un couple moteur utile estimé à 6 Nm sur l'axe (A), la puissance nécessaire estimée est de 0.436 Watts pour un taux de marche de 1/500 et un rendement mécanique de 0.5.Un système de débrayage de l'actionneur est nécessaire pour le retour. Le bras (C) s'articule avec l'axe (A) au point (1) pour suivre le mouvement de déclinaison solaire au cours de la saison, il est utile de prévoir un système de blocage ou à friction sur cet axe. Le point (2) est matérialisé par une rotule, (un cardan simple nécessiterait le rajout d'un mouvement de rotation sur le bras (D)). Les bras (D) et (E) s'articulent au point 3. Une interface de liaison mécanique est prévue sur le bras (E) pour recevoir la parabole. Le passage prévu pour le faisceau lumineux à la base du four peut être de forme oblongue, il est donc préférable d'orienter ce passage sur la forme du faisceau pour avoir le meilleur confinement possible de l'enceinte du four, pour cela une interface de liaison mécanique est prévue sur l'axe (B) pour recevoir le bras support du four. (le centre de gravité du four restant immobile). Le socle (S) est muni de références géométriques pour faciliter le réglage de son orientation vers le nord et de son horizontalité. Dans l'exemple illustré par les différentes figures, la parabole représentée est du type offset (la surface paraboloïde est déportée par rapport à l'axe central de la parabole pour éviter que l'objet présent au point focal ne face d'ombre sur la surface réfléchissante). Ce type de parabole, très répandu, sert pour les réceptions satellites. Dans le cas présent, son positionnement est inversé : le haut à la placé du bas. Pour des raisons de sécurité et pour des raisons fonctionnelles, la concentration solaire ne doit pas être trop forte, ce qui peut être obtenu en déformant volontairement la structure d'une parabole de série lors de sa fixation sur son support du bras (E) ou en optant pour des éléments de miroir comme moyen réflectif. II est à noter que la concentration est déjà réduite du fait de la variabilité de l'angle incident : voir figures (3,4,5). Une première réalisation de l'inventeur à permis de valider plusieurs autocollants réflectifs du commerce avec d'un bon rendement mesuré et une tenue dans le temps pluriannuelle ainsi que l'utilisation d'éléments de miroir collés de 60 cm2 environ. Une construction homothétique du mécanisme ne change pas la valeur des angles, cependant son dimensionnement peut avoir une influence sur la hauteur ergonomique du four. Dans l'exemple présent et pour une parabole de 1200 mm diamètre, la position du point focal résultant est de 1350mm de hauteur par rapport au sol. Le positionnement du point focal au-dessus et vers le centre de la parabole réduit le risque d'exposition des yeux de l'utilisateur au faisceau lumineux et le rend inaccessible aux enfants. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux paraboles pour cuiseurs solaires. REVENDICATIONS1. Mécanisme pour suivi de trajectoire solaire permettant le guidage d'une parabole caractérisé en ce qu'il est constitué d'un socle (S) immobile et orienté par rapport au sol, ce socle recevant et permettant le guidage en rotation de deux arbres : (A) et (B). L'arbre (A) est orienté parallèlement à l'axe de rotation terrestre, l'arbre (B) est vertical, le point de rencontre fictif des axes (A) et (B) est le point (1). L'arbre (A) et le bras (C) sont articulés au point (1), l'axe d'articulation (1) est orthogonal à l'arbre (A) et à l'axe du bras (C). L'angle (DS) est égal à l'angle de déclinaison solaire plus l'angle de latitude du lieu d'utilisation, afin que la direction du bras (C) reste parallèle au rayon solaire aux cours différentes saisons. Cet angle est réglable, il peut être ajusté périodiquement ou lors du positionnement manuel de départ avec l'angle azimut. Une interface de liaison mécanique est prévue sur l'arbre (A) pour recevoir l'actionneur de la parabole. Le point de rencontre des axes des bras (C) et (D) est le point (2), matérialisé par une rotule articulant le bras (C) avec le bras (D) selon les 3 axes de l'espace. Le point de rencontre des axes des bras (D) et (E) est le point (3). Le bras (D) et le bras (E) sont articulés au point (3), l'axe d'articulation (3) est orthogonal à l'arbre (D) et à l'arbre (E). Une interface de liaison mécanique est prévue sur le bras (E) pour recevoir la parabole. Le point de rencontre de l'axe du bras (E) et l'arbre (B) est le point (4). Le bras (E) et l'arbre (B) sont articulés au point (4), l'axe d'articulation (4) est orthogonal à l'axe bras (E) et à l'arbre (B). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras (E) est plus long que le bras (C), ce rapport de longueur permettant de réduire la course du point focal en faisant varier l'angle d'incidence des rayons solaires sur la parabole 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bras (D) est plus court que l'arbre (B), ce rapport de longueur permettant de positionner le point focal au-dessus de la parabole. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'articulation (1) est munie d'un frein ou d'un système de blocage garantissant la tenue en position de l'angle (DS).