Brevet FR3070445A1 — publié le 20190301

- 1 - La présente invention concerne un dispositif de production d'énergie mécanique utilisant la poussée d'Archimède et la force gravitationnelle pour fonctionner et produire de l'électricité. Cette innovation technique fait partie des mouvements dits « perpétuels » grâce à un troisième facteur : « la vitesse ». La poussée d'Archimède peut être une énergie renouvelable au même titre que l'éolien ; mais contrairement aux idées reçues comme vue dans de nombreux brevets, celle-ci ne nécessite pas forcément un apport d'énergie secondaire pour fonctionner, comme de l'air comprimé ou de la vapeur d'eau. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Il utilise en effet selon une première caractéristique des sphères de type polystyrène pour entraîner via la poussée d'Archimède un circuit mécanique. Grâce à un rapport de forces, une dissociation des sphères du système et une démultiplication de la vitesse occasionnée par la poussée d'Archimède de ces sphères, il est ainsi possible de provoquer un constant déséquilibre, entre les différentes forces qui s'opèrent sur le système, ce qui permet à ce dispositif de s'auto-suffire, et de produire de l'énergie électrique. Il fait donc partie de la catégorie des mouvements dits : « perpétuel ». Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente vue de face, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente vue de derrière, le dispositif de l'invention. En référence à ces dessins, le dispositif se divise en 2 parties : L'aile Gauche dit montante. (AG) et l'aile Droite dit descendante. (AD) Ces deux parties sont parallèles à elles-mêmes et sont montées sur une même structure. (2) Chaque aile comporte 2 pignons d'entraînements: les hauts (6/7) et les bas (5/8), qui sont reliés par une chaîne à maillons (9/10) qui assure ainsi une rotation continue. Sur ces 2 chaînes viennent se greffer des « cuillères »(12). Ces cuillères permettent d'accueillir les sphères (11) qui viendront entraîner le système. Dans notre cas l'aile gauche compte 23 cuillères alors que l'aile droite n'en est dotée que de 3. Elles sont toutes équidistantes les unes des autres. Les sphères ne sont pas associées au système proprement dit ; c'est-à-dire qu'elles circulent d'une aile à l'autre sans être fixées au système. Pour l'aile gauche le pas entre deux cuillères est celui d'une sphère plus une marge de sécurité. L'aile gauche est le moteur de la machine, alors que l'aile droite sert à faire redescendre les sphères montantes de l'aile gauche sous l'eau et ainsi de réarmer le système. Pour que ce procédé fonctionne, il faut créer un déséquilibre des forces. En d'autres termes, il faut que les forces ascendantes soient supérieures aux forces descendantes, d'où le grand nombre de cuillères sur l'aile gauche. L'aile droite - 2 - comportant beaucoup moins de cuillères que l'aile gauche, celle-ci doit, tourner beaucoup plus vite que sa voisine afin de pouvoir équilibrer le système pour toujours n'avoir qu'une seule sphère en phase descendante. C'est le rôle du multiplicateur de vitesse. Il va nous permettre non seulement d'augmenter la vitesse de rotation de l'aile droite, et ainsi d'avoir le même débit de sphères que l'aile gauche, mais aussi d'accélérer la vitesse de rotation de la génératrice (15) qui se trouve en haut de la structure. Cela permet d'atteindre la vitesse nominale de fonctionnement de cette dernière afin de nous fournir de l'électricité. Ce multiplicateur de vitesse fonctionne de la façon suivante : -La partie haute de l'aile gauche se divise en deux disques : le pignon d'entraînement (6) et le grand pignon (16) qui sont soudés ensembles. Ces derniers subissent un mouvement rotatif inverse au sens des aiguilles d'une montre par l'intermédiaire des sphères qui montent. -La partie haute de l'aile droite se divise en trois disques : le pignon d'entrainement (7) le grand pignon (18) et le petit pignon (20) qui sont également tous soudés entre eux. Une chaîne d'entrainement (17) permet de relier le grand pignon de l'aile gauche (16) au petit de l'aile droite (20) et ainsi de transmettre le même sens de rotation que subit l'aile gauche à l'aile droite tout en multipliant sa vitesse grâce au rapport de dents des pignons. Le grand pignon de l'aile droite (18) est quant à lui relié au pignon de la génératrice (21) via une autre chaîne (19) qui va lui permettre ainsi d'atteindre sa vitesse nominale de fonctionnement grâce également au rapport de dents des 2 pignons concernés. Pour assurer l'acheminement des sphères, celles-ci circulent avec leurs cuillères dans un guidage en triangle qui fait partie intégrante de la structure (2). Cela permet aux sphères de ne pas déroger de leur parcours imposé. L'aile gauche et l'aile droite sont en communication par ce guidage, grâce à des connexions dits ponts de liaisons. Ces ponts de liaisons permettent aux sphères de passer d'une aile à l'autre et sont au nombre de 2 : -Le pont de liaison supérieur (4). -Le pont de liaison inférieur (3). Le premier part sous le pignon d'entraînement haut de l'aile gauche (6) et rejoint l'aile droite par une pente descendante. Le second rejoint lui l'aile droite vers l'aile gauche en partant au-dessus du pignon bas (8) avec cette fois-ci une pente ascendante. Les ponts de liaisons permettent également de stocker 2 sphères en phase d'attente. C'est le passage d'une sphère en cours de cycle qui va, par l'intermédiaire d'une came amovible, (13/14) débloquer une sphère préalablement - 3 - stockée dans ce pont de liaison et ainsi alimenter le circuit de cette même aile. Cette came amovible empêche également l'autre sphère en attente d'intégrer le système. Ce procédé va permettre d'éviter d'avoir une synchronisation parfaite des sphères montantes et descendantes et ainsi laisser une plus grande marge de main d'oeuvre. La machine est plongée dans l'eau au 3/4 ce qui implique que les pignons hauts et que la génératrice sont protégés de l'humidité. Un certain niveau est requis pour que la machine fonctionne. En effet si le niveau est trop haut, les sphères de l'aile droite remonteront par le pont de liaison supérieur, et si le niveau est trop bas, on enlève la force de poussée d'une sphère à la machine. Afin que ce niveau reste statique, la machine se trouve donc dans une cuve (1). Dans notre cas la colonne d'eau est de 3800 mm de haut. La machine pourrait être adapté à la mer ou l'océan, à condition de réguler cette hauteur d'eau nécessaire à son fonctionnement. Selon notre modèle, l'aile gauche est équipé de 8 cuillères utiles, c'est-à-dire susceptible d'accueillir une sphère sous l'eau, et donc de créer une force motrice équivalente à 1108.92 Newtons. En effet selon Archimède : tout corps plongé dans l'eau reçoit une poussée verticale dirigée vers le haut égal au volume d'eau déplacé, par cet objet. La formule est la suivante : A=pVg A correspond à la poussée d'Archimède exprimé en Newtons. P correspond à rhô c'est-à-dire la masse volumique de l'eau soit 1000 kg/m3. V étant le volume de l'objet en question exprimé en m3. Dans notre mode particulier de réalisation on utilise des sphères de diamètre 30 cm. En appliquant la formule de calcul du volume d'une sphère (41-rr3)/3 on obtient 0.014 m3. La poussée d'Archimède de notre sphère est donc de 138.61 N en négligeant le poids de cette sphère qui je rappelle est en polystyrène. Donc pour 8 sphères utiles nous avons bien 1108.92 N de poussée, ce qui correspond à pouvoir soulever environ 11 kg. L'aile droite n'accueillant qu'une seule sphère utile par cycle, le déséquilibre des forces (1 pour 8) permet de réarmer le système c'est-à-dire pousser la sphère de l'aile droite contre sa flottabilité tout en produisant du courant. En prenant en compte les pertes d'énergies provoquées, en outre par le frottement cinétique de l'eau exercé sur les cuillères, (d'où leur configuration réduit au minimum de surface pour limiter ces frottements) ainsi que celles des sphères, les pertes d'énergies occasionnées par le couple moteur, le multiplicateur de vitesse et la génératrice, on peut considérer que la grande puissance développée sur l'aile gauche devrait permettre de faire non seulement descendre la sphère de l'aile droite contre sa flottabilité mais aussi d'absorber l'ensemble de ces pertes tout en produisant du courant. Le système devrait pouvoir être amorcé manuellement par l'aile droite, c'est-à-dire que chaque sphère introduite dans l'aile droite subirait manuellement la descente - 4 - vers le pont de liaison inférieur grâce à un loquet non représenté sur le schéma, qui nous permettrait de dissocier les deux ailes afin d'éviter qu'elles s'entraînent mutuellement. Une fois l'armement de la machine en position de démarrage c'est-à-dire 8 sphères pour l'aile gauche et 1 pour l'aile droite, il suffirait de réenclencher le loquet pour lancer le cycle. Le parcours d'une sphère est donc le suivant : L'aile gauche tourne entre autre via la poussée de cette sphère. A hauteur de la surface, la sphère va flotter alors que le système, lui continue de tourner. C'est la cuillère du dessous qui va soulever la sphère hors de l'eau et la monter à hauteur du pont de liaison supérieur (4). Etant donné que celui-ci est à l'air libre, et que la configuration du guidage change, la sphère qui auparavant s'appuyait sur sa partie interne n'a désormais plus que deux point de maintien et finit donc par basculer dans le pont de liaison et rouler par gravité jusqu'à butter sur les sphères en attentes. Lorsque la came amovible (14) va s'ouvrir grâce au passage d'une sphère dans l'aile droite, notre boule va intégrer le prochain départ au niveau de cette came. Une nouvelle sphère (la précédente) va cette fois la libérer pour qu'elle tombe à hauteur d'eau dans l'aile droite. Elle va donc flotter et attendre que la cuillère de l'aile droite qui arrive beaucoup plus vite et dans le même sens que l'aile gauche vienne la pousser vers le fond, alors qu'une nouvelle sphère provenant du pont de liaison et du coup de l'aile gauche prendra sa place à la surface. Le déséquilibre des forces permettra donc à la sphère d'être acheminé à plus grande vitesse que la montée de l'aile gauche contre sa flottabilité jusqu'au pont de liaison inférieur. Le guidage ne la retenant plus, la poussée d'Archimède exercée sur cette sphère permettra de la déloger hors de sa cuillère et subira alors une poussée vers le haut à l'intérieur du pont de liaison inférieur jusqu'à butter contre les sphères en attentes. On retrouvera la même came amovible (13) que dans le pont de liaison supérieur et qui aura la même fonction. La sphère retourne ensuite à son état initial lors du déblocage de la came amovible par une autre sphère et le circuit est bouclé. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux fournisseurs d'énergie, et aux entreprises développant les énergies renouvelables. Il faut prendre en compte que le dispositif présenté est un prototype utilisant des sphères de 30 cm de diamètre seulement. La poussée d'Archimède à l'avantage d'être exponentielle c'est-à- dire que plus le volume est grand plus la force de poussé sera conséquente. Imaginons maintenant appliquer ce dispositif à des sphères équivalentes à 1 m de diamètre, avec une hauteur utile proche d'une éolienne soit 50 mètres. En prenant en considération un - 5 - pas raisonnable de 1.25 m cela nous apporterai une quantité de 40 cuillères utiles. La poussée d'Archimède d'une sphère de 1 m étant de 51,33 kg nous aurions au total 2.53 tonnes de poussée utilisable sans compter les sphères descendantes. Cela nous donne une idée de la puissance qu'une REVENDICATIONS1) Dispositif de production d'énergie mécanique utilisant la poussée d'Archimède et la force gravitationnelle pour fonctionner et produire de l'électricité sans autre apport d'énergie secondaire 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la structure se divise en 2 parties : L'aile gauche dit montante (AG) et l'aile droite dit descendante (AD). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que les forces ascendantes soient supérieures aux forces descendantes afin de créer un déséquilibre qui permet de réarmer le système, c'est-à-dire pousser les sphères de l'aile droite vers le bas contre leur flottabilité. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par une dissociation du système et des sphères. Celles-ci circulent d'une aile à l'autre sans être fixées au système. 5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par l'augmentation de la vitesse de l'aile droite via un multiplicateur de vitesse afin d'avoir le même débit de sphères que l'aile gauche pour équilibrer le système. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par 2 ponts de liaison (3/4) permettant l'acheminement des sphères d'une aile à l'autre. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par des câmes amovible (13/14) qui par l'intermédiaire d'une sphère montante ou descendante vont libérer une autre sphère et empêcher la suivante d'intégrer le système en même temps. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par un guidage en triangle (2) permettant aux sphères de ne pas déroger de leur parcours imposé, et facilite leur basculement au niveau des ponts de liaisons.