Brevet FR3086980A1 — publié le 20200410

Domaine technique La présente invention concerne une éolienne. Etat de la technique antérieure De tout temps les hotmes ont cherche à maîtriser la force du vent, Cette énergie, ils l'ont utilisée sur terre pour faire tourner les premiers moulins et sur les mers pour "aire avancer- leurs bateaux 10 au moyen de voiles. Ensuite, beaucoup plus tard ils se sont servis de cette force ératuite, inépuisable et non polluante pour entraîner des générateurs électriques, Ce sont maintenant ces chatte d'éoliennes qui fleurissent un 15 peu partout dans nos campagnes. jusqu'à présent les éoliennes se sont limitées au mouvement rotatif, au système du moulin à vent. La force du vent s'exerçant sur des surfaces obliques (les paies) a sa direction, disposées tout autour d'un axe, entraîne la rotation de celui-ci ou' il soit 20 horizontal ou vertical. leu- 'Habilité est éprouvée mais elles ont un handicap majeur : elles ne cnemencent à fourni- de l'énergie qu'avec des vents soutenus, ce qui limite leur capacité de production. Ions ces appareils utilisant le mouveuent rotatif sont des 25 turbines A vent, Leur rendement est directement dépendant de la surface de leurs pales réceptrices de l'énergie du vent et du EPAS de LEVIER qui transmet cette force. Dans ces différents systèmes à mouvement rotatif ces deux ,,, valeurs sont faibles. Si le système rotatif a été initialement retenu et ensuite développe pour- s'étendre à l'échelle de toute la planète c'est que leurs premiers concepteurs ont cherche A irrites et à reproduire un mouvement naturel qu'ils pouvaient observer dans leur 35 environnement : chute tourbillonnaire des feuilles de certains arbres ou de: leurs graines, mouvement d'objets flottants à la surface de l'eau'. et que la rotation primaire de l'axe de ces appareils permet l'entrainement direct d' une poulie, d'une machine, d'un générateur,- Afin d'augmenter ces valeurs : surface d'échange et Ifq:as de levier, il suffit de passer du système rotatil de type turbine que l'on peut c biller de -passif à un système alternatif de balancier A soupapes que l'on peut qualifier d'actif toujours actionné par le vent, Exposé de l'invention Ce nouveau type 0.'efolienne se compose de plubieurs balahciers verticaux rigides mais mobiles, articulés leur base sur un axe et 15 pbrtant chacun à leum sommet un panneau rectangulaire de surface plana, également vertical, qui est le récepteur de l'énergie exposé face au vent (Vair figure page 10), Fonctionnant sur le principe de la « balance romaine », chaque balancier est un bras de levier qui transmet sa force à la partie 20 inférieure grâce à une articulation de type poussoir en multipliant sa force selon l'équation : 25 F = force secondaire résultante (puissance L = grande longueur du bras supérieur ( F = L peine longueur du bras inférieur ( a-c finale obtenue) a-b ) ) 30 f =- force primaire exercée au sommet du bras e le et Agissant comme un piston, l'articulation poussoir l'extrémité basse du levier va transmettre l'énergie dégagée à une 35 bielle qui va . son tour entraîner le mouvement d'un vilebrequin qui permet de retrouver le mouvement rotatif indispensable à l'entraînement d'un générateur électrique eu autre. (\qpir figure n'2 page il). Le retour di: bras A contrevent Ti n'est possible qu'aux trois conditions suivantes : (1) Le panneau récepteur de l'énergie du vent est: entièrement composé de pluienrs panneaux mobiles Pivotants synchronisés à commande électrique ou autre, qui s'cmrientent. parallèlement aux filets d'air lors du retour du bras à contrevent. En s'emcarrant ils offrent ainsi un rdnimum de résistance à. l'air. (2) L'essentiel de l'énergie nécessaire au retour du La lancier à sa position de départ est absuré par un autre balancier opposé au premier, auquel il est solidairement 15 relie par je vdlebrequin selon le principe du pédalier de vélo : îà poussée sur une pédale entraîne la remontée de l'autre, ceci étant possible grâce à leurs volets mobiles qui fonctionnent de manière opposée, quand l'un est en position ouverte, IL' autre est en position fermée 20 (voir- figuré n'3 page 12). (d) L'amplitude du movedert oscillatoire doit limiter à son tibimut la remontée du bras contre l'apesanteur (zone d'équilibre relatif), ce qui permet l'optimisation de la 25 fréquence des oscillations (voir fibure n'4 phqe 13). On peut de cette façon additionner autant de bras zpie le permet la technologie, 2, 3, 4, 5_. tmut cetme on le fait avec les cylindrez d'un moteur à explosion (voir figure n'5 page 14). Il suffit 30 d'éobilibrer chaque bielle au videbrequin. Cette nouvelle éolienne se compose de plusieurs balanciers suffisamment hauts chacun portant. une tête réceptrice constituée de panneaux mobiles formant une grande surface pour associer. deux conditions essentielles : réception de vents constants Eit linéaires -4- (2) engendrer une force suffisante à l'extrémité basse du levier puisque la force d'un. bras de levier est directement dépendante de sa longueur et de son point d! appui.. Le balancier C'est un mat ri ide effilé et pic [lié, articule à sa base sur un °XP Tl est maintenu latéralement par deux haubans rigides qui sont solidairement fixés au mât dans leur pamtie haute et articulés en partie basse sur le même plan axial due l'axe d/oscillation des balanciers. Pour augmenter ou réduire le bras de levier on peut abloindre un système télescopique qui permet de modifier la longueur du 15 balancier (voir figupe n°2 page il) . Ail in de garantir le maintien de chaque balancier en cas de rupture de bielle, un second vilebrequin peut être place parallèlement au premier de l' autre côté de l' axe d' oscillation des balanciers. Dans ce cas, -Lobe les balanciers recevront une 20 deuxième articulation poussoir opposée à la première et reliée, elle aussi à une bielle équilibrée sur ce deuxième vilebrequin (voir figure n'A page 14) . La tete réceptrice 25 Elle est de ferme rectangulai re pl ane et rigide, Toute sa surface est composée de multiples panneaux rigides mobiles, plans et rectanpulaires dont le mouvement synchronise à commande électrique ou mécanique leur permet d'exposer tous ensemble leur 30 surface soit face au vent ou soit de profil ail moment de chaque amplitude maximale des balanciers. Afin. d'optimiser 1/ exposition de toute la « tête réceptrice » celle-ci est rattachée en partie basse par une articulation axiale horizontale, et mue par un système mécanique qui lui permet de garder 35 sa verticalité face au vent quel que soit la position du balancier. 21,- ln d'orienter toute la tête réceptrice « au plus près du vent », celle-ci peut étre fixée sur un axe vertical avec un système de commande qui lui permet de garder son orientation face au vent (voir figure n'2 pape il). Sous la. pbussée du ven. sur les panneaux en position fermée, h les mâts vont effectuer un lent mouvement de balancier sur leur axe maiatenu au sol, engendrant la. -tleficur du vilebrequin auquel ils sont reliés par leur bielle- Cette lente rotation pa la:re est ensuite accelérée par le biais d'un variateur mécanique pour adapter la vitesse de rotation 10 aux besoins d'un générateur électrique ou autre (voir figure n'3 page 12). Avec ce nouveau concept d'éolienne nous sommes en présence d'une machine possédant les métres caractéristiques dut un moteur à explosion : des panneaux mobiles pivotants faisant office a soupapes tadmissisn -- échappement), d'une force linéaire transmise à. un couple bielle - vile/fia:quis qui la tranbfbrme en force rotative, adaptée A sa sortie par une boîte de vitesse et possédant plusieurs pistons, nous sommes donc en présence d'un véritable MOTEUR A VENT. Les dessins annexés lilas ent muent-ion : La. figure 1 page 10 illustre la notion du bras de levier La figure 2 page 11 représente les différents éléments d'une éolienne La figure 3 pape 12 représente un ensemble type du système E,M,A. La figure 4 page 13 représente l'amplitude du mouvement oscillatoire La figure 5 page 14 représente les différentes solutions évolutives du système. n 40 Mode de réalisation type (voir figure 3 page 12) 5 Dans cette réalisation « type » destinée à entrainer un générateur electimMpie, le balancier a une hauteur de 100 métres et la tete réceptrice une dimension de 30 mètres de haut sur 20 métres delancé soit une surêahe totale dé 600 métres carré. . iy Son articulation au balancier est réalisée à sa base ce qui 10 porte la hauteur dé tonte la structure à 130 mètres. Les panneaux mobile e constituant la surface de la tete réceptrice auront une hauteur de 3 mètres et une largeur de 2 mètres. Leur articulation pivotante sera réalisée pam un axe central vertical_ Tous ces panneaux seront motorisés et pilotée par un 15 automate qui en assurera I' ouverture et la fermeture simultanée mais inversée sur les deux balenciers. L'articulation poussoir est réalisée à 5 mètres au-dessus de l'axe d'oscillation des balanciers ce qui porte le rapport des bras de levier à. un coefficient de 23. 20 Cette éolienne à mouvement alternatif « type » est constituée de deux balanciers oscillant parallèlement côte à côte et de manière opposée, rendus solidaires par un système de bielles dont le pied est fixé à l'articulation poussoir en partie basse de chaque 25 balancier, à proximité supérieure de l'axe d'oscillation et dont la tête de bielle est reliée au même vilebrequin et équilibrée è 180 degrés sur celui-ci. Les deux balanciers portent à leu- sommet la même surface plane exposée face au vent qui est entièrement composée de multiples panneaux mobiles pivotants dont l'ouverture et la fermeture à commande électrique, ou autres, est pilotée par un automate, Ces deux balanciers vent entrer en oscillation opposée quand le vent 'Ta appuyer successivement sur les panneaux en position fermée lorsque chaque balancier est à sen amplitude maximum de remontée face au 35 vent. Le vilebrequin est ensuite raccordé à. un variateur necanique qui en adapte les rotations au besoin d'un générateur électrique ou de tout autre appareil nécessitant une -once motrice, La présente fnventon d'éollenne à mouvement slternatif est destinée aux mêmes utilisations que toutes les éoliennes existantes, c'est à dire à l'entrainement de générateurs électriques, de pompes, ou de toutes autres machines nécessitant une force wetrice.. Le système E-M-A est constitué d'au moins deux balanciers qui oscillent selon la. mare ampli bidé de façon decaiée et le balancement oscillant est déclenché par la différence de pression du vent sur les surfaces planes que portent à. leur sommet chaque balancier et dont l'exposition face au vent ou de prot lIL entraîne la rotation d'au. reins un vilebrequin, lorsque le système E-M-A. comporte deux balanciers leur mouvement sera opposé lorsque le système E-MA cor:porte plus de deux balanciers, leur oscillation sera décalée* 15 Les panneaux mobiles constituant la tête réceptrice de chaque balancier seront de suri ane plane ou sensiblement plane et seront les récepteurs de l'énergie du vent, Ils seront articulés chacun autour de leur axe central, vertical ou horizontal, Ils pivotent tous ensemble par um système d'entrainement de façon instantanée ou. 20 graduelle pour exposer leur surface sur un même balancier perpendibulaiterent au vent ou parallèlement au vent sur. le balancier opposé ou de manière décalée et successive quand le système E-M-A corpprte plus de deux balanciers pour garder ensuite chacun leur position pendant la durée d'une demi oscillation. 25 Ces panneaux =biles peuvent, par leur d'entraînement, se placer tous ensemble quel que soit leur balancier sur un. plan parallèle ah vent pour leur mise en drapeau si besoin. La tète réceptrice est solidaire du haut du balancier par une articulation hcrbzortale et un système d' entraînement qui lui permet n de conserver sa verticalité et par une articulation verticale et un système d'entrainement qui lui permet de modifier son orientation face au vent. 35