Brevet FR3040732A1 — publié le 20170310

HYDROPROPULSEUR PNEUMATIQUE POUR NAVIRE ET PROCÉDÉS ASSOCIÉS. INTRODUCTION La prise de conscience des effets négatifs du réchauffement climatique a permis l'ouverture du marché des motorisations "propres" utilisant des sources d'énergie décarbonée. Parmi les gisements de sources d'énergie renouvelable disponibles sur la planète, le gisement le plus important par sa taille, cct de loin, est celui des océans dont il est possible de tirer de l'énergie par une pluralité de moyens différents, marées, houle et vagues, vents, courants, ensoleillement, et d'autres. La baisse des coûts de fabrication des générateurs adaptés à chacune de ces sources et de celle des coûts de production et d'acheminement est amenée à se poursuivre, passant notamment par la standardisation des composants entrant dans la fabrication de ces générateurs, et devrait se poursuivre dans les années à venir et rendre ces solutions compétitives avec celles des énergies carbonées. Reste à résoudre le problème du stockage de l'énergie ainsi produite pour pallier aux fluctuations de la production, problème généralement résolu à terre par des stations de transfert d'énergie par pompage (STEP); en mer, le stockage d'énergie sous forme d'air comprimé est l'une des solutions les mieux maitrisées, et c'est cette source d'énergie qui est utilisée ici. L'invention ici présentée concerne un type de motorisation actionnée par l'injection d'air comprimé et est particulièrement destinée à la navigation maritime, étant précisé que la compression du fluide est obtenu en utilisant l'électricité produite par toute installation "verte" source d'énergie renouvelable, notamment éolienne, hydrolienne, houlomotrice ou solaire, et que la "recharge" se fait directement et donc sans couteuses infrastructures d'acheminement, à partir de stations de stockage et d'approvisionnement installées en mer ou sur la côte, par exemple au pied d'installations d'énergie renouvelable marine ou sur le littoral dans des installations portuaires équipées d'infrastructures génératrices, ou encore à l'intérieur des terres dans des installations fluviales également équipées d'infrastructures génératrices. ÉTAT DE LA TECHNOLOGIE La technologie des moteurs à air est apparue dans la deuxième partie du 19ème siècle et a fait ses preuves pendant presqu'un siècle avant d'être supplantée par celle des moteurs thermiques. Elle a fait l'objet de nombreux brevets tombés aujourd'hui dans le domaine public. Les inventions concernant des propulseurs hydrauliques sont peu nombreuses, comme par exemple le document CA 857646 (A) présentant un "Propulseur hydraulique à réactions composées", mais qui n'est pas mû par un moteur à air, ou encore le document CA 706268 (A) présentant un "Etançon hydro-pneumatique". Ces documents combinent des dispositifs hydrauliques et pneumatiques, mais aucun n'a la même finalité que l'invention ici présentée. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens aptes à fournir des capacités de propulsion hydraulique obtenues par l'énergie produite par un moteur pneumatique accouplé à un système de pompage/refoulement de l'eau sur laquelle flotte l'embarcation utilisant l'invention, et des procédés et 3040732 2 moyens de pilotage de l'ensemble. L'invention est caractérisée en ce que le moteur pneumatique (100) est constitué d'au moins une cavité (103) de section circulaire ou elliptique dans laquelle se déplace un piston (102) en mouvement de va et vient, séparant ainsi ladite cavité en deux chambres (103a) et (103b) dont les extrémités (a et b) sont pourvues d'ouvertures dont l'accès est commandé par des dispositifs inverseurs 5 bistables ouverts/fermés possiblement constitués de vannes à clapets maintenus dans chacune des positions possiblement par des systèmes de ressort à échappement; étant précisé que chacune des extrémités est ainsi pourvue d'ouvertures (104a,104b) destinées à l'injection de fluide sous pression, et d'ouvertures (105a,105b) assurant l'échappement du fluide injecté. La distribution alternée du fluide sous pression dans chacune des chambres est obtenue au moyen du basculement par appui en bout de course 10 sur les clapets (104a,104b) des doigts (106a,106b), ladite pression déplaçant et faisant basculer le clapet poussé par le piston en bout de course de la position fermée à la position ouverte, ledit basculement étant simultanément transmis au clapet d'injection opposé qui le fait passer de la position ouverte à la position fermée et étant également transmis pour fermer le clapet d'échappement ouvert, et ouvrir l'autre. Le mouvement de va et vient du piston (102) s'effectue donc en deux phases, une première phase de 15 déplacement du piston de l'extrémité (b) vers l'extrémité (a) où le clapet d'injection (104b) est ouvert, le clapet d'échappement (105b) fermé, le clapet d'injection (104a) est fermé, le clapet d'échappement (105a) ouvert, et une deuxième phase de déplacement du piston de l'extrémité (a) vers l'extrémité (b) où le clapet d'injection (104b) est fermé, le clapet d'échappement (105b) ouvert, le clapet d'injection (104a) est ouvert, le clapet d'échappement (105a) fermé. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte par ailleurs des 20 moyens de réglage des quantités de fluide injecté et du déclenchement des basculements inverseurs en fin de course en fonction de la vitesse de déplacement du piston (102), lesdits moyens de réglage possiblement constitués d'un dispositif (107) de mesure de puissance des flux d'échappement permettant d'agir sur le positionnement des vannes/clapets (104a,104b) d'admission. L'invention est caractérisée en ce que le mouvement de va et vient généré par la moteur pneumatique est 25 transmis, en prise directe ou après réduction/démultiplication, par des dispositifs assurant le guidage du piston (102) dudit moteur et le bon alignement des doigts (106a,106b), à un système de pompage/refoulement d'eau (200). L'invention est caractérisée en ce que le système de pompage/refoulement (200) est possiblement constitué d'au moins une cavité (203) de section circulaire ou elliptique dans laquelle se 30 déplace un piston (202) en mouvement de va et vient, séparant ainsi ladite cavité en deux chambres (203a) et (203b) dont les extrémités (a et b) sont pourvues d'ouvertures dont l'accès est commandé par des dispositifs inverseurs bistables ouverts/fermés possiblement constitués de vannes à clapets maintenus dans chacune des positions possiblement par des systèmes de ressort à échappement; étant précisé que chacune des extrémités est ainsi pourvue d'ouvertures (204a,204b) destinées aux entrées d'eau pour 35 pompage, et d'ouvertures (205a,205b) assurant l'expulsion de l'eau après pompage. 3040732 3 Le mouvement de va et vient du piston (202) transmis par celui du moteur pneumatique (102) entraine deux phases alternatives ou l'eau est simultanément pompée dans une première chambre et refoulée dans la seconde, une première phase de déplacement du piston de l'extrémité (b) vers l'extrémité (a) où le clapet de pompage (204b) est ouvert, le clapet de refoulement (205b) fermé, le clapet de pompage (204a) est 5 fermé, le clapet de refoulement (205a) ouvert, et une deuxième phase de déplacement du piston de l'extrémité (a) vers l'extrémité (b) où le clapet de pompage (204b) est fermé, le clapet de refoulement (205b) ouvert, le clapet de pompage (204a) est ouvert, le clapet de refoulement (205a) fermé. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte par ailleurs des moyens (108) de réchauffement des fluides décompressés avant leur injection dans les chambres (103a) et (103b) possiblement constitués de 10 conduites à ailettes immergées dans les conduits d'amenée d'eau. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte par ailleurs des moyens (208) assurant la régulation des débits résiduels non pompés et le non retour des eaux expulsées, lesdits moyens possiblement constitués de vannes régulatrices à clapet anti-retour. L'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage 15 des dispositifs qui la constituent, pour gérer les couplages/découplages de différents systèmes entre eux ou encore pour commander les positionnements des différentes vannes parties intégrantes de l'invention. L'invention n'est en rien limitée aux modes de réalisation décrits et présentés dans les figures, qui ne sont illustrées et données qu'à titre d'exemples de variantes d'exécution possibles. Les caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ici présentés ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs. 3040732 4 FIGURES Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe des principaux éléments de l'invention dans une variante d'exécution avec liaison en prise directe et avec des chambres de taille identique. REVENDICATIONS1- Invention caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens aptes à fournir des capacités de propulsion hydraulique obtenues par l'énergie produite par un moteur pneumatique accouplé à un système de pompage/refoulement de l'eau sur laquelle flotte l'embarcation utilisant l'invention, et des procédés et moyens de pilotage de l'ensemble. 2- Invention caractérisée selon la revendication 1 en ce que le moteur pneumatique (100) est constitué d'au moins une cavité (103) de section circulaire ou elliptique dans laquelle se déplace un piston (102) en mouvement de va et vient, séparant ainsi ladite cavité en deux chambres (103a) et (103b) dont les extrémités (a et b) sont pourvues d'ouvertures dont l'accès est commandé par des dispositifs inverseurs bistables ouverts/fermés possiblement constitués de vannes à clapets maintenus dans chacune des positions possiblement par des systèmes de ressort à échappement; étant précisé que chacune des extrémités est ainsi pourvue d'ouvertures (104a,104b) destinées à l'injection de fluide sous pression, et d'ouvertures (105a,105b) assurant l'échappement du fluide injecté 3- Invention caractérisée selon la revendication 2 en ce que la distribution alternée du fluide sous pression dans chacune des chambres est obtenue au moyen du basculement par appui en bout de course sur les clapets (104a,104b) des doigts (106a,106b), ladite pression déplaçant et faisant basculer le clapet poussé par le piston en bout de course de la position fermée à la position ouverte, ledit basculement étant simultanément transmis au clapet d'injection opposé qui le fait passer de la position ouverte à la position fermée et étant également transmis pour fermer le clapet d'échappement ouvert, et ouvrir l'autre. 4- Invention caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'elle comporte des moyens de réglage des quantités de fluide injecté et du déclenchement des basculements inverseurs en fin de course en fonction de la vitesse de déplacement du piston (102), lesdits moyens de réglage possiblement constitués d'un dispositif (107) de mesure de puissance des flux d'échappement permettant d'agir sur le positionnement des vannes/clapets (104a,104b) d'admission. 5- Invention caractérisée selon la revendication 1 en ce que le mouvement de va et vient généré par la moteur pneumatique est transmis, en prise directe ou après réduction/démultiplication, par des dispositifs assurant le guidage du piston (102) dudit moteur et le bon alignement des doigts (106a,106b), à un système de pompage/refoulement d'eau (200). 6- Invention caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'elle comporte un système de pompage/refoulement d'eau (200) constitué d'au moins une cavité (203) de section possiblement circulaire ou elliptique dans laquelle se déplace un piston (202) en mouvement de va et vient, séparant ainsi ladite cavité en deux chambres (203a) et (203b) dont les extrémités (a et b) sont pourvues d'ouvertures dont l'accès est commandé par des dispositifs inverseurs bistables ouverts/fermés possiblement constitués de vannes à clapets maintenus dans chacune des positions possiblement par des _ systèmes de ressort à échappement; étant précisé que chacune des extrémités est ainsi pourvue 3040732 6 d'ouvertures (204a,204b) destinées aux entrées d'eau pour pompage, et d'ouvertures (205a,205b) assurant l'expulsion de l'eau après pompage. 7- Invention caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'elle comporte des moyens (108) de réchauffement des fluides décompressés avant leur injection dans les chambres 5 (103a) et (103b) possiblement constitués de conduites à ailettes immergées dans les conduits d'amenée d'eau. 8- Invention caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'elle comporte des moyens (208) assurant la régulation des débits résiduels non pompés et le non retour des eaux expulsées, lesdits moyens possiblement constitués de vannes régulatrices à clapet anti-retour. 10 9- Invention caractérisée selon l'une quelconque des revendications précédentes en ce qu'elle comporte des moyens de contrôle, de régulation et de pilotage des dispositifs qui la constituent, pour notamment gérer les couplages/découplages de différents systèmes entre eux ou encore pour commander les positionnements des différentes vannes parties intégrantes de l'invention.