Brevet FR3003608A1 — publié le 20140926

La présente invention se rapporte au domaine général des moyens de production d'énergie qui exploitent la force d'un courant hydraulique comme source d'énergie. La présente invention concerne plus particulièrement les hydroliennes de 5type alternatives aussi appelées oscillante. Les hydroliennes transforment l'énergie cinétique de l'eau en énergie électrique ou pneumatique ou mécanique ou potentielle. Elles présentent un moyen de production d'énergie renouvelable, mais présentent l'inconvénient de perturber les écosystèmes des mers ou des rivières et d'être chères. 10 En outre, elles peuvent représenter un danger pour les poissons, ou perturber le milieu marin. En outre, leur installation est souvent difficile tant du point de vue technique qu'administratif, notamment pour des raisons d'intégration dans les sites naturels. 15 En outre, leur implantation demande parfois une infrastructure importante, par exemple un barrage dans une rivière ou un socle lourd en mer. En outre, elles nécessitent un courant hydraulique conséquent pour être efficaces et rentables. Les objets assignés à la présente invention visent par conséquent à porter 20rennède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer une nouvelle hydrolienne à pale asymétrique horizontale alternative. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer une hydrolienne dont te fonctionnement est particulièrement respectueux de l'environnement. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer une hydrolienne dont la 25pale, au profil épais asymétrique a un rendement élevé. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer une hydrolienne facile à installer et discrète. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer une hydrolienne qui peut s'intégrer sans impact visuel au-dessus de l'eau et avec un impact faible dans le milieu 30aquatique. L'hydrolienne présente une cinématique au mouvement alternatif : vertical ascendant et vertical descendant. Cette invention concerne une hydrolienne horizontale, qui comporte une pale, une structure porteuse, caractérisée en ce que la pale soit horizontale, génère un 35mouvement alternatif et que ladite hydrolienne comporte : - une structure porteuse supportant la pale et autorisant son déplacement vertical alternatif ascendant - descendant, un dispositif de guidage en incidence qui change ta portance de la pale en position ascendante et en position descendante, des moyens de fixation et de glissement de la pale sur la structure porteuse, un moyen de transformation de l'énergie cinétique de la pale en énergie électrique, de type alternateur. 5- des moyens de synchronisation des mouvements oscillants des deux côtés de la pale afin de ta maintenir horizontale D'autres objets caractéristiques de l'invention apparaîtront plus en détail à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des dessins annexés : la figure 1 illustre, selon une vue en perspective, une variante de ta réalisation d'une 10 hydrolienne conforme à l'invention en mouvement ascendant. la figure 2 illustre, selon une vue en perspective conforme à la figure 1, une variante de la réalisation d'une hydrolienne conforme à l'invention en mouvement descendant. Les figures 3a, 3b illustrent, selon une vue en perspective conforme à la figure 1, la 15 séquence de basculement de ta pale en position basse. Les figures 4a, 4b illustrent, selon une vue en perspective conforme à ta figure 1, la séquence de basculement de la pale en position haute. On note (XX') la direction horizontale de l'axe de la pale. On note (C) la direction du courant. On note (L) ta force de portance. On note (M) le moment de 20portance. On note (R) la force d'Archimède. On note (U) l'incidence de la pale en mouvement descendant. On note (V) l'incidence de la pale en mouvement ascendant. On note (W) le volume de la pale. Selon une caractéristique importante de l'invention, l'hydrolienne (1) a une 25pale (2) horizontale au profil asymétrique et comporte : - une structure porteuse (3) composée de la base (14) et des flancs (15) et (16) deux galets principaux (4) et (5) de guidage vertical fixés sur la pale (2) deux galets d'incidence (6) et (7) fixés sur la pale (2) deux paliers (8) et (9) fixés sur les flancs respectivement (15) et (16) qui guident les 30 galets principaux respectivement (4) et (5) deux cames (10) et (11) fixées sur les flancs respectivement (15) et (16) qui guident les galets d'incidence (6) et (7) fixés sur la pale (2) une courroie de transmission (12) qui relie mécaniquement le galet (4) aux poulies (20) et (21) 35- une courroie de transmission (22) qui relie mécaniquement le galet (5) aux poulies (23) et (24) - un arbre de liaison (25) entre tes poulies (20) et (23) un alternateur (13) relié à la poulie (20) - un pivot (17) - deux ailerons (18) et (19) Au sens de l'invention, la pale (2) a un profil asymétrique porteur et un 5volume d'air (W). Il est remarquable que ta structure porteuse (3) est constituée d'une base (14) et de deux flancs (15) et (16) qui supportent les paliers de guidage (8) et (9) d'une part, les cames (10) et (11) d'autre part. Au sens de l'invention, le guidage de la pale (2) dans son mouvement 10alternatif ascendant-descendant est assuré par un ensemble de galets principaux (4) et (5) et de galets d'incidence (6) et (7), dont la course est guidée respectivement dans les paliers (8) et (9) et dans les cames respectivement (10) et (11), fixées sur les flancs respectivement (15) et (16). De façon classique, les galets principaux (4) et (5) sont guidés dans les 15paliers respectivement (8) et (9) suivant un mouvement vertical descendant - ascendant. Il est remarquable que les cames (10) et(11) sont conçues d'une part pour maintenir l'incidence de la pale (2) pendant ses mouvements ascendants et descendants, d'autre part pour assurer l'inversion de l'incidence de ladite pale (2) et 20position haute et en position basse, et ce de façon continue. Au sens de l'invention, lorsque la pale (2) est en position descendante, te guidage des galets principaux (4) et (5) dans les paliers respectivement (8) et (9) et des galets d'incidence (6) et (7) dans les cames respectivement (10) et (11) inclinent ta pale (2) suivant une incidence (U) qui provoque la portance (L) sous l'effet du courant (C) et 25donc le mouvement descendant de la pale (2). Il est remarquable que la pale ne fonctionne que lorsque le courant (C) est suffisant pour appliquer sur te pale (2) une portance (L) supérieure à l'effet d'Archimède (F). Il est remarquable que la pale (2) présente un profil asymétrique, avec pour 30effet une bonne efficacité de portance verticale descendante (L). Selon une variante non représentée, la pale (2) a un profil symétrique. Selon une variante non représentée, le volume (W) est rempli d'une mousse synthétique. Par ailleurs, la pale (2) présente de préférence une forme sensiblement 35rectangulaire. Au sens de l'invention, tes cames (10) et (11) sont conçues de façon que lorsque la pale (2) arrive en position basse comme indiqué dans la figure 3a, te moment de portance (M) pousse tes galets (6) et (7) dans les cames (10) et (11), provoquant ainsi le changement d'incidence de la pale (2) telle que l'incidence (V) de ta pale (2) apporte une portance nulle sous l'effet du courant (C) comme indiqué dans la figure 3b. Au sens de l'invention, lorsque la pale (2) est en position ascendante comme 5indiqué sur la figure 1, te guidage des galets principaux (4) et (5) dans les paliers respectivement (8) et (9) et des galets d'incidence (6) et (7) dans tes cames respectivement (10) et (11) inclinent ta pale (2) suivant une incidence (V) qui provoque la portance nulle de ta pale (2) sous l'effet du courant (C) et que l'effet d'Archimède (F) sur le volume d'air (W) de la pale (2) provoque le mouvement ascendant de la pale (2). 10 Au sens de l'invention, lorsque la pale (2) arrive en position haute comme indiqué dans la figure 4a, les galets (6) et (7) suivent respectivement les cames (10) et (11) et provoquent le changement d'incidence de ta pale (2) telle que l'incidence (U) de la pale (2) sous l'effet du courant (C) apporte une portance (L) comme indiqué dans la figure 4b, enclenchant ainsi te mouvement descendant. 15 Il est remarquable que le cycle descendant-ascendant est ainsi bouclé. De façon classique, l'organe de transmission (12) est de type courroie ; il est guidé par les poulies (20) et (21). Son mouvement vertical ascendant est transformé en mouvement de rotation par la poulie (20), puis il est transmis mécaniquement à l'alternateur (13) ou il est transformé en électricité. 20 Au sens de l'invention, le mouvement ascendant-descendant de la pale (2) est transmis à l'alternateur (13) par deux courroies (12) et (22) guidées sur tes poulies (20) et (21) d'une part, (23) et (24) d'autre part. Il est remarquable que, l'alternateur 13 produit de l'électricité lors du mouvement ascendant et est passif lors du mouvement descendant. 25 Selon une variante non représentée, l'alternateur est de type linéaire. De façon bien connue, les courroies (12) et (22) sont de type crantées. Au sens de l'invention, la structure porteuse (3) est montée sur un pivot (17) et s'oriente naturellement face au courant (C) grâce à l'effet des ailerons (18) et (19). Il est remarquable que l'agencement préférentiel de l'hydrolienne offre 30avantageusement une portance propulsive efficace, notamment grâce à son profil asymétrique et à l'encadrement aérodynamique dû aux flancs (15) et (16). Au sens de l'invention, l'arbre (25) relie et synchronise les mouvements des poulies (20) et (23) et maintient l'axe (XX') de la pale (2) horizontal, conférant ainsi à l'écoulement de l'eau autour de la pale des flux avantageusement réguliers, sans 35perturbation pour le milieu marin. Avantageusement, un tel agencement permet d'inverser la portance de la pale (2) avec une mécanique simple, adaptée au milieu aquatique et en particulier au milieu aquatique marin. Il est remarquable que la hauteur h peut être déterminée en fonction du bassin d'installation de l'hydrolienne. Il est remarquable que le mouvement de l'hydrolienne lui confère une 5caractéristique d'absence de nuisance sur le milieu aquatique. Il est remarquable que la simplicité mécanique de l'ensemble, la présence d'une seule pale (2), la forme simple de la pale (2), le faible nombre de pièces de guidage, l'absence de machine tournante autre que l'alternateur, lui confère un prix de revient faible. REVENDICATIONS1- Hydrolienne (1) constituée d'une pale (2) horizontale au profil asymétrique, caractérisée en ce qu'elle comporte : 5- une structure porteuse (3) composée de la base (14) et des flancs (15) et (16) deux galets principaux (4) et (5) de guidage vertical fixés sur la pale (2) deux galets d'incidence (6) et (7) fixés sur la pale (2) deux paliers (8) et (9) fixés sur les flancs respectivement (15) et (16) qui guident les galets principaux respectivement (4) et (5) 10- deux cames (10) et (11) fixées sur les flancs respectivement (15) et (16) qui guident les galets d'incidence (6) et (7) fixés sur ta pale (2) une courroie de transmission (12) qui relie mécaniquement te galet (4) aux poulies (20) et (21) - une courroie de transmission (22) qui relie mécaniquement le galet (5) aux poulies 15 (23) et (24) un arbre de liaison (25) entre les poulies (20) et (23) - un alternateur (13) relié à la poulie (20) un pivot (17) - deux ailerons (18) et (19) 20 2- Hydrolienne selon la revendication 1 caractérisée en ce que la pale (2) a un profil asymétrique porteur et un volume d'air (W). 3- Hydrolienne selon revendications précédentes, caractérisé en ce que le guidage de ta pale (2) dans son mouvement alternatif ascendant-descendant est assuré par un ensemble de galets principaux (4) et (5) et de galets d'incidence (6) et (7), dont 25la course est guidée respectivement dans les paliers (8) et (9) et dans les cames respectivement (10) et (11), fixées sur les flancs respectivement (15) et (16). 4- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque la pale (2) est en position descendante, le guidage des galets principaux (4) et (5) dans les paliers respectivement (8) et (9) et des galets d'incidence (6) et (7) dans les 30cames respectivement (10) et (11) inclinent la pale (2) suivant une incidence (U) qui provoque la portance (L) sous l'effet du courant (C) et donc te mouvement descendant de la pale (2). 5- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que les cames (10) et (11) sont conçues de façon que lorsque la pale (2) arrive en position 35basse, te moment de portance (M) pousse les galets (6) et (7) dans les cames (10) et (11), provoquant ainsi le changement d'incidence de la pale (2) telle que l'incidence (V)de la pale (2) apporte une portance nulle. 6- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque ta pale (2) est en position ascendante, le guidage des galets principaux (4) et (5) dans tes paliers respectivement (8) et (9) et des galets d'incidence (6) et (7) dans les 5cames respectivement (10) et (11) inclinent ta pale (2) suivant une incidence (V) qui provoque la portance nulle de la pale (2) sous l'effet du courant (C) et que l'effet d'Archimède (F) sur le volume d'air (W) de la pale (2) provoque le mouvement ascendant de la pale (2). 7- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que 10lorsque la pale (2) arrive en position haute, tes galets d'incidence (6) et (7) suivent respectivement les cames (10) et (11) et provoquent le changement d'incidence de la pale (2) telle que l'incidence (U) de la pale (2) sous l'effet du courant (C) apporte une portance (L) comme indiqué dans la figure 4b . 8- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que 15te mouvement ascendant-descendant de la pale (2) soit transmis à l'alternateur par deux courroies (12) et (22) guidées sur les poulies (20) et (21) d'une part, (23) et (24) d'autre part. 9- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (25) relie et synchronise les mouvements des poulies (20) et (23) et maintient 20l'axe (XX') de la pale (2) horizontal. 10- Hydrolienne selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la structure porteuse (3) est montée sur un pivot (17) et s'oriente naturellement face au courant (C) grâce à l'effet des ailerons (18) et (19).