Brevet FR2978837A1 — publié le 20130208

L'invention concerne les miroirs de type cylindro-paraboliques utilisés notamment pour concentrer l'énergie solaire. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION D'une manière générale, on entend par miroir parabolique, un miroir de type cylindro-parabolique, c'est-à-dire dont le réflecteur présente une forme de cylindre dont la base est un arc de parabole. La forme du réflecteur d'un tel miroir est ainsi une surface réglée correspondant à la surface balayée par un segment de droite déplacé parallèlement à lui-même le long d'un arc de parabole. Un tel miroir est par exemple utilisé pour concentrer l'énergie lumineuse solaire vers un récepteur sensiblement rectiligne, tel qu'une conduite dans laquelle circule de l'eau à réchauffer, s'étendant selon un segment situé au niveau des foyers de chaque section parabolique de ce miroir. D'une façon générale, les miroirs paraboliques utilisés dans le domaine solaire sont formés à partir d'un corps de réflecteur en verre ayant subi le ou les traitements adéquat pour rendre sa face interne réfléchissante. Compte tenu notamment des dimensions relativement importantes que peut avoir un tel corps de réflecteur en verre, et de différentes contraintes thermiques et autres, le corps de réflecteur est supporté par une structure porteuse rigide, qui doit être très rigide, et par là même très pesante. Afin de réduire le coût de fabrication de tels miroirs paraboliques, une possibilité consiste à réduire l'épaisseur du corps de réflecteur en verre afin de diminuer significativement sa masse. Mais cette approche est pénalisante en ce qui concerne la qualité géométrique du réflecteur : la minceur du réflecteur et sa conformité géométrique sont deux notions antagonistes. Ainsi, il est complexe, et donc coûteux, de fabriquer un réflecteur qui soit à la fois fin et qui par ailleurs présente une qualité géométrique suffisante pour concentrer les rayons solaires de façon appropriée pour une application de concentrateur solaire. Cette contrainte de conception est d'autant plus pénalisante que dans un certain nombre d'applications solaires, il est nécessaire que le concentrateur parabolique soit déplacé pour suivre la trajectoire du soleil afin d'optimiser le fonctionnement de l'ensemble du système. Ainsi, la masse élevée des concentrateurs connus constitue un obstacle direct en ce qui concerne leur coût de fabrication, mais de plus, cette masse pénalise aussi le coût du concentrateur solaire considéré dans son ensemble, c'est-à-dire considéré avec les moyens d'asservissement de son orientation pour que celle-ci suive la trajectoire du soleil. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour remédier à cet inconvénient en proposant un agencement de miroir parabolique présentant une masse, et donc un coût de fabrication, significativement réduits. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet un miroir cylindro-parabolique, comprenant une structure porteuse incluant deux bras porteurs en forme d'arcs de parabole espacés l'un de l'autre et entre lesquels s'étend un élément réflecteur sous forme d'un film flexible, tel qu'un film de polyéthylène, ayant une face métallisée, l'élément réflecteur étant porté par des fils supports tendus parallèlement les uns aux autres entre les deux bras porteurs en arcs de parabole. Avec cette solution, la masse de l'élément réflecteur est significativement réduite du fait qu'il s'agit simplement d'un film flexible, c'est-à-dire très mince, et sa conformité géométrique est assurée de manière directe et sensiblement indépendante par la structure porteuse. La masse de l'ensemble est ainsi fortement réduite tout en assurant que la conformité géométrique du réflecteur reste satisfaisante pour une application de type concentrateur solaire. L'invention concerne également un miroir tel que défini ci-dessus, dans lequel le film flexible formant élément réflecteur entoure les différents fils supports en étant mis sous tension pour maintenir sa face interne en appui sur ces fils supports. L'invention concerne également un miroir tel que défini ci-dessus, dans lequel le film flexible formant élément réflecteur entoure les différents fils supports en étant plaqué par des éléments paraboliques intermédiaires pour maintenir sa face interne en appui sur les fils supports. L'invention concerne également un miroir tel que défini ci-dessus, dans lequel le film flexible formant élément réflecteur est entouré par les fils support en étant comprimé pour être maintenu en appui par sa face externe sur ces fils supports. L'invention concerne également un miroir tel que défini ci-dessus, dans lequel le film flexible formant réflecteur est en appui sur des fils support situés en alternance à la face externe de ce film, et à la face interne de ce film. L'invention concerne également un miroir tel que défini ci-dessus, dans lequel le film flexible formant élément réflecteur comporte une première couche ayant une face interne métallisée, et une seconde couche, protectrice, recouvrant toute la face métallisée pour la protéger du vieillissement. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 montre schématiquement en vue latérale le miroir parabolique selon un premier mode de réalisation de l'invention dans lequel le réflecteur est soumis à un effort de tension par lequel sa face interne est maintenue en appui sur les fils ; La figure 2 montre schématiquement le miroir parabolique du premier mode de réalisation de l'invention représenté en vue de dessus ; La figure 3 montre schématiquement en vue latérale le miroir selon un second mode de réalisation l'invention dans lequel le réflecteur est soumis à un effort de compression par lequel sa face externe est plaquée sur les fils ; La figure 4 est une représentation schématique en vue latérale du miroir selon un troisième mode de réalisation de l'invention dans lequel le réflecteur est maintenu conjointement par des fils situés à sa face externe et par des fils situés à sa face interne. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est de fabriquer un réflecteur de forme parabolique qui comporte un corps de réflecteur sous forme de film flexible ou souple qui soit maintenu en position et à un galbe parabolique par une structure porteuse. A cet effet, le miroir parabolique selon l'invention, qui est repéré par 1 dans les figures 1 et 2, comporte une structure porteuse 2, qui est ici constituée par un cadre comprenant deux bras latéraux 3 et 4 paraboliques, et deux bras transversaux rectilignes repérés par 5 et 6. Les bras paraboliques 3 et 4 sont sensiblement identiques l'un à l'autre, ils s'étendent chacun selon un plan, et ils présentent chacun deux branches paraboliques de mêmes longueurs, qui sont symétriques l'une de l'autre par rapport à un axe passant par le foyer de l'arc de parabole qu'ils délimitent conjointement. Ces deux bras paraboliques 3 et 4 sont espacés transversalement l'un de l'autre, et ils sont réunis par les deux bras transversaux. Comme visible dans la figure 2, le bras transversal 5 a une forme rectiligne. Il présente une première extrémité qui est raccordée à une extrémité du bras latéral parabolique 3, et une seconde extrémité qui est raccordée à une extrémité de l'autre bras latéral parabolique 4. Le second bras transversal 6 comprend lui aussi une extrémité par laquelle il est raccordé à l'extrémité du bras latéral 3 non liée au bras 5, et une autre extrémité par laquelle il est raccordé à l'extrémité du bras latéral 4 non liée au bras 5. Les deux bras transversaux s'étendent parallèlement l'un à l'autre, et lorsque le miroir parabolique est en place, ces bras transversaux s'étendent horizontalement alors que les bras latéraux paraboliques 3 et 4 sont orientés en étant inscrits dans des plans verticaux perpendiculaires aux bras transversaux. Eventuellement, le cadre que constituent les bras latéraux raccordés aux bras longitudinaux peut être rigidifié au moyen de bras verticaux additionnels. Chaque bras vertical additionnel comporte alors une extrémité par laquelle il est relié à une extrémité d'un bras latéral et à une extrémité d'un bras transversal, et il comporte une autre extrémité reliée à l'autre extrémité du même bras latéral et à une extrémité de l'autre bras transversal. Comme on le comprend, dans ce cas, les bras transversaux et les bras verticaux délimitent conjointement un contour rectangulaire. Le corps de la structure porteuse 2, c'est-à-dire les bras latéraux, transversaux, et éventuellement verticaux, peut être fabriqué à partir d'un ensemble de poutres en acier soudées par leurs extrémités les unes aux autres, de manière à constituer un ensemble mécaniquement rigide. Tout autre matériau adapté peut aussi être utilisé pour former les différents bras constituant l'armature de cette structure porteuse 2. Complémentairement, cette structure porteuse comporte encore un ensemble de fils ou de câbles, par exemple en acier, repérés par 7, qui sont fixés aux bras latéraux paraboliques 3 et 4 tout en s'étendant parallèlement aux bras transversaux de la structure porteuse 2. Chaque câble 7 comporte une extrémité qui est fixée au bras latéral 3, et une autre extrémité qui est fixée au bras latéral 4, et il est tendu entre ces deux bras latéraux 3 et 4, soit directement lors de son montage, soit ensuite grâce à un moyen de serrage additionnel non représenté, du type tendeur de câble ou autre. Les différents câbles 7 sont espacés les uns des autres le long des branches paraboliques de chaque bras latéral 3, 4, leur espacement étant par exemple moins important dans les régions fortement courbées de ces bras que dans les régions de ces bras où la courbure est moindre. La structure 2, comportant les bras latéraux, transversaux, éventuellement verticaux, ainsi que les câbles 7, comprend éventuellement d'autres organes non représentés par lesquels elle est fixée au sol ou bien à des moyens qui la portent en asservissant son orientation à la position du soleil. Comme visible dans les figures 1 et 2, l'élément réflecteur du miroir parabolique selon l'invention est constitué par un film ou couche mince flexible ou souple, repéré par 8, de forme rectangulaire, présentant deux faces 9 et 11 dont l'une, par exemple la face 9, est métallisée de manière à réfléchir les rayons lumineux. Lorsque cet élément réflecteur 8 est en place, comme dans les figures, sa face interne 9 qui est réfléchissante est concave, et sa face opposée 11 est convexe. Dans l'exemple des figures 1 et 2, le film flexible 8 est appliqué sur la structure porteuse 2 de façon à entourer les câbles 7, pour adopter une forme générale, c'est-à-dire un galbe, parabolique. Le film 8 est maintenu en position sur les câbles 7 qu'il entoure par application d'une tension mécanique, ce qui est assuré ici par deux séries de ressorts repérées par 12 et 13. Plus particulièrement, le système comporte une première série de ressorts 12 ayant chacun une extrémité fixée au bras transversal 5 et une autre extrémité fixée au bord correspondant du film 8, ces ressorts étant régulièrement espacés les uns des autres le long du bras transversal 5. Les ressorts de l'autre série, repérée par 13, sont du même type que les ressorts 12, et ils sont montés de la même manière en étant chacun fixé d'une part au bras transversal 6 et d'autre part au bord correspondant du film 8. Comme on le comprend, grâce à ces ressorts 12 et 13 qui exercent dans l'exemple des figures 1 et 2 un effort de traction sur le film 8, ce film est maintenu plaqué par sa face interne 9 sur les câbles 7 de la structure 3, de manière à avoir durablement une forme de parabole lui permettant de constituer un réflecteur. Selon les qualités mécaniques du film utilisé, celui-ci peut être maintenu sur la structure 3 soit en étant soumis à un effort de tension appliqué tangentiellement à la parabole, et par lequel sa face interne 9 est plaquée sur les fils ou câbles de la structure, ce qui correspond à l'exemple des figures 1 et 2, mais d'autres montages sont envisageables. Il est par exemple possible de prévoir des éléments paraboliques intermédiaires, externes, à la place ou en complément des organes de tension. Ces éléments paraboliques viennent alors en appui sur la face externe du film pour plaquer sa face interne sur les câbles. Par exemple encore, lorsque le film 8 présente une plus grande rigidité mécanique, il est possible de le monter, comme illustré à la figure 3, en le plaquant par sa face externe 11 sur des câbles ou fils 14. Ces câbles ou fils 14 sont du même type que les câbles 7, et ils sont disposés de manière analogue sur le corps de la structure 3, c'est-à-dire qu'ils relient chacun un bras latéral parabolique à l'autre, et qu'ils s'étendent parallèlement les uns aux autres en étant espacés les uns des autres le long de chaque bras latéral parabolique 3, 4. Dans ce cas, les deux séries de ressorts 12 et 13 sont alors sollicités en compression. Plus particulièrement, ces ressorts sont montés de manière analogue à l'exemple des figures 1 et 2, mais ils compriment le film 8 tangentiellement à la parabole pour plaquer ce film 8 par sa face externe 11 sur les câbles 14. Comme on le comprend, la valeur de contrainte de compression exercée par les deux séries de ressorts est conditionnée par la rigidité du film utilisé : plus ce film est rigide, plus il peut supporter une mise en compression importante. En outre, la valeur de l'effort de compression conditionne la courbure adoptée par le film entre deux câbles consécutifs. Selon encore un autre mode de réalisation, le film 8 formant réflecteur est monté sur la structure porteuse 2, de telle manière qu'il est en appui sur des câbles 7 situés à sa face interne 9, et d'autre par en appui sur d'autres câbles 14 situés à sa face externe, ce qui correspond à l'exemple de la figure 4. Ce mode de réalisation correspond à une autre situation dans laquelle le film flexible 8 utilisé présente une plus grande rigidité : il est alors maintenu à une forme parabolique uniquement par les différents câbles 7 et 14 de la structure 2, sans qu'un effort de tension ou de compression ne lui soit appliqué. Dans ces conditions, et comme le montre la figure 4, l'élément formant réflecteur 8 est fixé par une alternance de câbles 7 et 14 : il comporte alternativement, le long des bras paraboliques 3 et 4, un câble 7 situé à sa face interne 9, puis un câble 11 situé à sa face externe. Il est également possible de prévoir le montage de la figure 4 tout en y adjoignant des ressorts ou autres organes assurant une compression ou une tension du film tangentiellement à la parabole. A ce moment là, si le film est soumis à une tension, il est plaqué sur les câbles 7 qu'il entoure, mais dans le cas où il subit une intempérie telle qu'un coup de vent, ce sont les câbles externes 14, situés contre sa face externe 11, qui assurent la tenue du film en évitant qu'il ne se déchire. De manière analogue, le film peut aussi être maintenu en position par un effort de compression dans un montage du type de celui de la figure 4. Dans ce cas, les câbles 7 situés à la face interne du film 8 évitent que le film ne se déchire lorsqu'il subit un coup de vent orienté vers sa face externe. Eventuellement, et pour les différents modes de réalisation de l'invention, les organes de tension ou de compression que constituent les ressorts 12 et 13 peuvent être pourvus de moyens de réglage permettant d'ajuster le degré de tension et/ou de compression qu'ils exercent. En ce qui concerne le film flexible 8, il peut être constitué par un film de polyéthylène métallisé sur l'une de ses faces, et cette face peut avantageusement être protégée par une couche protectrice. Une autre possibilité consiste par exemple à utiliser un film comprenant une couche transparente dont une face est métallisée. Dans ce cas la couche réfléchissante, à savoir la couche interne, correspond à la couche opposée à la couche métallisée qui est alors la couche externe. Il est également possible d'utiliser deux films montés sur la structure porteuse 2, à savoir un film formant face réfléchissante recevant un autre film de type transparent qui recouvre la face réfléchissante pour la protéger des intempéries afin de réduire son vieillissement au cours du temps. REVENDICATIONS1. Miroir cylindro-parabolique (1), comprenant une structure porteuse (2) incluant deux bras latéraux (3, 4) porteurs ayant chacun une forme d'arc de parabole, ces bras latéraux (3, 4) étant espacés transversalement l'un de l'autre, dans lequel l'élément réflecteur est un film flexible (8), tel qu'un film de polyéthylène, ayant une face (9) métallisée, et dans lequel cet élément réflecteur (8) est porté par des fils supports (7, 14) tendus parallèlement les uns aux autres entre les deux bras latéraux (3, 4). 2. Miroir selon la revendication 1, dans lequel le film flexible (8) formant élément réflecteur entoure les différents fils supports (7) en étant mis sous tension pour maintenir sa face interne (9) en appui sur ces fils supports (7). 3. Miroir selon la revendication 1, dans lequel le film flexible (8) formant élément réflecteur entoure les différents fils supports (7) en étant plaqué par des éléments paraboliques intermédiaires pour maintenir sa face interne (9) en appui sur les fils supports (7). 4. Miroir selon la revendication 1, dans lequel le film flexible (8) formant élément réflecteur est entouré par les fils support (14) en étant comprimé pour être maintenu en appui par sa face externe (11) sur ces fils supports (14). 5. Miroir selon la revendication 1, dans lequel le film flexible (8) formant réflecteur est en appui sur des fils support (7, 14) situés en alternance à la face externe (11) de ce film, et à la face interne (9) de ce film. 6. Miroir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la structure porteuse (3) comporte en outre deux bras transversaux (5, 6) reliantchacun une extrémité d'un bras latéral (3) à une extrémité de l'autre bras latéral (4), et comportant plusieurs organes (12, 13) de mise en tension ou en compression de l'élément réflecteur (8) ayant chacun une extrémité solidarisée à un bras transversal (3, 4) et une autre extrémité solidarisée à un bord correspondant de l'élément réflecteur (8). 7. Miroir selon la revendication 6, dans lequel les organes (12, 13) de mise en tension ou en compression du réflecteur (8) sont des ressorts. 8. Miroir selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le film flexible (8) formant élément réflecteur comporte une première couche réfléchissante ayant une face interne (9) métallisée, et une seconde couche protectrice recouvrant toute la face métallisée (9) pour la protéger du vieillissement.