Brevet FR3121185A1 — publié le 20220930

C’est un système de production d’électricité à partir des vagues de la mer. On a utilisé le système du levier pour pouvoir récupérer la puissance des vagues à partir de hauteur de 50cm. allant jusqu'à 5,50m. En fait une géante bouée va pousser un châssis vers le haut au passage des vagues. Le châssis est fixé d’un bout par un axe autour duquel elle peut pivoter librement, à l’autre bout est fixée une crémaillère en forme d’arc de cercle, qui va faire tourner 2 pignons reliés à 2 roues libres. La première récupère la force résultante de la monté des vagues, et la deuxième récupère la force du poids du châssis lorsque la vague passe. La continuité de ces 2 forces provoque une force continue qui, amplifiée par une boite de vitesse, va faire tourner un arbre (axe de sortie) à une vitesse de 1500 tr/mn. Un générateur de courent convertira cette énergie mécanique en électricité. Figure pour l’abrégé : (Fig 12) Système de production de l’électricité à partir des vagues de la mer Regardez bien la mer, l’océan, cette masse d’eau toujours en mouvement. Parfois douce, parfois moins calme, parfois peu agitée et peu souvent très très agitée (lors des tempêtes), mais toujours en action. En regardant bien la force des vagues secouant les petits bateaux des pêcheurs et comment ils bougent en mer ouverte, nous pensons comment faire pour récupérer cette puissance qui soulève toute cette masse d’eau en forme de vagues et qui n’arrêtent jamais, jour et nuit. Pouvons-nous utiliser cette force et la rendre bénéfique ? Comment récupérer le mouvement des vagues, rigoureux, puissant, sans cesse, et le transformer en une force aussi rigoureuse et bénéfique pour l’Homme, cette puissance naturelle, non polluante et renouvelable, produite 24h/24 et 7j/7 ? Parfois les mouvements sont petits, des vagues qui font un mouvement de haut et bas qui ne dépassent pas le demi-mètre lors d’une mer qu’on appelle calme, parfois des mouvements moyens, où bien une mer moyennement agitée, des vagues allant jusqu'à 4 mètres, Parfois des mouvements forts où bien une mer forte donc des mouvements très hauts formant des vagues de hauteur allant jusqu'à 12 m dans les océans. Sans parler des tempêtes, et des mouvements incontrôlables. A noter que les vagues transmettent l’énergie. Notre but est de capter cette énergie, bien importante, renouvelable, gratuite sans le moindre coût, et la rendre utile, tout en utilisant des bases naturelles et théoriques des mécanismes des fluides et des solides. MOWEC, M echanical O cean W aves E nergy C onverter, (Convertisseur mécanique de l’énergie des vagues de la mer) est un nouveau système de production de l’électricité à partir des vagues de la mer. (Voir ) A noter : tous les engrenages sont de type hélicoïdal Etude préalable Dans cette étude on a tout d’abord cherché à dominer les forces aléatoires et horizontales. Ces forces très délicates peuvent diriger la puissance transmise par les vagues dans un sens non souhaitable. On a décidé d’utiliser 4 câbles verticaux qui traversent verticalement la bouée. Ces câbles vont limiter le mouvement de la bouée dans un sens et un plan d’action bien déterminé. On a créé cette machine de façon à utiliser 2 théories de forces verticales bien connues : La Poussée d’Archimède force verticale vers le haut, elle est traduite par le passage des vagues et la montée de l’eau, qui va exercer une force sur la bouée et la pousse vers le haut. La bouée de son coté va pousser la structure vers le haut. La force de gravité vers le bas, représenté par le poids de la structure après le passage de la vague, qui va à son tour exercer une force vers le bas. Selon la poussée d’Archimède, le corps flottant, va pousser facilement la structure, qui représente un grand arc à bout dentée, formant une crémaillère ronde, vers le haut quand la vague arrive, et puis, quand elle passe, la force de gravité va pousser verticalement vers le bas. Ensuite on a pensé à amplifier le mouvement vertical des vagues lorsque la mer est calme pour faciliter le transfert de la puissance transmise par les petites vagues. Le système de levier va aider à résoudre ce problème. En effet, l’arc fixé d’un coté par son axe, la poussée d’une vague de 50cm. au milieu de celui-ci, qui représente le convertisseur du mouvement horizontal en mouvement rotatoire, va provoquer un mouvement d’un peu plus de 100 cm au bout de l’arc, au niveau de la crémaillère. Ce qui facilite la récupération de la puissance transmise. L’amplification des mouvements sera diminuée suivant la puissance des vagues. Pour pouvoir fonctionner pour plus de 98% du temps, dans divers environnements, on a pu établir 3 tailles de machine différentes : Petite taille : pour des hauteurs de vagues entre 50cm et 235cm. Taille moyenne : Hauteur des vagues entre 1,5m. et 5,5m. Grande taille : Hauteur des vagues entre 4m. et 12m. Les tableaux de calcul en fonction de la taille seront joints à la fin. En effet, notre système est composé de 5 éléments principaux : Le corps flottant D’un volume assez important et bien rigide. Le volume, les dimensions et la forme de la bouée seront choisis de façon à capter le maximum de mouvements, donc de puissance, pour une marge de hauteur de vagues déterminée. Il sera installé sur un support muni de 4 câbles d’acier verticaux assez épais permettant de stabiliser le mouvement oscillatoire de ce dernier, et de le maintenir bouger dans un plan vertical bien déterminé. Ces câbles seront fixés sur une planche coulissante sous l’eau en bas et en haut, par des roues qui se déplacent sur 2 barres au dessus du système complet. La planche se déplace entre le milieu de la chassie et son extrémité droite par le biais d’un étau moxon muni d’un système automatique pour la faire déplacer à droite ou à gauche en fonction de la vitesse de rotation de l’axe qui sort de la boite de vitesse. (Voir ) Ce système va permettre de déplacer le plan d’action du flotteur le long de l’arc. En d’autre terme, ce déplacement sera effectué suivant la hauteur des vagues. C'est-à-dire lorsque les vagues sont basses, le corps flottant sera déplacé vers le milieu. Ce qui va permettre d’amplifier l’action des vagues. Lorsque les vagues sont plus hautes, on déplace le corps vers la droite. Ce principe permet de dominer une grande marge de hauteur des vagues. Au delà d’une hauteur déterminée par les dimensions du system, il faut protéger tout le système, et le corps flottant aussi. La chassie où l’arc. C’est l’élément qui va convertir le mouvement oscillatoire vertical en mouvement rotatoire continu. Il a la forme d’un arc de cercle muni d’une crémaillère. D’un coté se trouve l’axe autour duquel va pivoter la chassie. De l’autre coté est fixée, sous forme d’un arc de cercle, une crémaillère hélicoïdale de 14 cm de largeur. Cette dernière est liée à l’axe par 5 barres rigides en forme de rayons de cercle. Ces barres sont reliées entre elles et renforcés par des bars obliques pour maintenir leur disposition et améliorer la rigidité de la chassie. (Voir schéma) Cette chassie va faire tourner deux pinions reliés à 2 axes différents et alignés. Ils représentent l’entrée de la force par rapport à la boite de vitesse. (Voir ) Cela permet de récupérer la force provoquée par la monté des vagues d’une part, (poussée d’Archimède), et la force résultante du poids de la chassie qui descend de l’autre part, (Force de gravité). Cette chassie sera munie d’un système automatique qui va permettre de la soulever complètement lors des tempêtes pour la protéger. Ce système de sécurité sera déclenché automatiquement ou bien par le service de surveillance en cas de défaillance. La barre à poussée. C’est le système qui transmet la force récupérée par la bouée à la chassie. Intégrée complètement et fixée au fond de la bouée, elle traduit la force récupérée des vagues par une poussée verticale et puissante vers le haut. Elle est liée des 4 cotés aux câbles qui maintiennent la bouée par le biais de 4 tiges au bout desquelles sont fixés 4 anneaux qui glissent le long des câbles et qui la laissent toujours en position verticale. Elle est assez longue et peut atteindre à peu prêt le milieu de la chassie. Elle est formée en faite de 2 barres de fer bien épaisses et passent de part et d’autre de la chassie. Au bout de ces 2 barres et du coté intérieure seront fixées 2 autres barres (bras) par le biais de 2 axes linéaires. Ces dernières vont lier la barre à poussée à une manette coulissante le long de la barre inférieure de la chassie. Elles vont bouger à droite et à gauche suivant la manette bien fixée à la chassie. La manette se déplace le long de l’axe inférieur de la chassie en utilisant en étau moxon. Le déplacement de la manette et celui de la planche coulissante seront bien synchronisés, ce qui permet d’avoir la manette et la bouée toujours dans le même champ de travail. Un système de dents sur la partie supérieure de la manette et inferieure de la chassie vont aider à les fixer au moment de la poussée des vagues. (Voir ) La boite de vitesse (gearbox) Deux pignons dont les dents sortent de la boite sont les points d’entrée de l’action. Ils sont montés sur 2 axes différents mais alignés. Le premier va faire tourner un autre pignon, plus petit, monté sur le même axe. Ce dernier muni d’une chaine qui va faire tourner un pignon libre monté sur un long axe parallèle à son axe du coté droit. De même, le second pignon fait tourner un autre pignon, qui va tourner un autre pignon de même taille monté sur un axe parallèle au dessus de son axe. Ce dernier pignon va tourner dans le sens inverse du pignon principal. Il va faire tourner à son tour un pignon à chaine identique à celui du premier pignon. La chaine va faire tourner un pignon libre monté sur le même grand axe. On aura donc le premier pignon transmet la force quand il tourne vers le haut, (Poussée d’Archimède) et le second la transmet quant il tourne vers le bas (force de gravité). Sur le grand axe on a fixé de part et d’autres 2 roues lourdes dans le but d’avoir une rotation régulière, et milieu, une autre roue dentée dont le diamètre est de 30cm. Le résultat de toutes les forces va être transmis par cette grande roue dentée dans le même sens. Cette dernière va faire tourner un pignon de 10cm de diamètre monté sur un axe parallèle à droite. Ce pignon à son tour fait tourner une roue dentée qui tournera l’axe final. On doit avoir une vitesse de rotation finale de 1500 tr/mn. (Voir ) La charpente : C’est la structure métallique qui va maintenir la fonction de chaque élément du système et qui va faciliter sa fonction. Fixée au fond de la mer, à une profondeur adaptée à sa taille, elle doit monter bien haut pour dominer et protéger tout le système. Elle va renforcer les liens créés entre les différents éléments, renforcer ses positions, et contrôler leurs actions. Elle va faciliter la transmission de la puissance d’un élément à l’autre suivant le parcours bien déterminé. Elle va fixer l’axe de la chassie et la laisser pivoter autour de lui. Elle va maintenir rigoureusement son plan d’action. En plus, en utilisant des tiges et des roulements de part et d’autres de l’arc va l’aider à résister au vent. De l’autre coté, La charpente fixera le lien entre la crémaillère de l’arc et les pignons d’entrée de la boite de vitesse, et puis entre l’axe final de cette dernière et le générateur. En plus, la tour comporte les barres qui maintiennent les 4 cordes et la planche coulissante qui stabilisent le plan d’action de la bouée. (Voir ) Vue générale du system (Voir ) (Voir ) La liste des nouveaux éléments à breveter 1 : L’ARC (Voir ) L’arc est une grande crémaillère en forme d’arc de cercle qui pivote autour d’un axe. Il sert à traduire le mouvement vertical en mouvement rotatoire. Le coté bas de la chassie est denté comme le coté haut de la manette, pour éviter les glissements. 2 : Le système de fonctionnement de la bouée (Voir ) La bouée est de volume important. Elle va capter l’énergie transmise par les vagues et la traduire par une poussée vers le haut. Le bras à poussée est toujours de position verticale, sera muni d’un bras qui va porter la manette et bouge avec elle. Les 4 câbles vont stabiliser le mouvement vertical de la bouée et éliminer les petites secousses horizontales, donc acheminer la force dans un seul et unique sens. L’étau Moxon 1 va bouger la manette à droite et à gauche selon la hauteur des vagues. L’étau Moxon 2 s’occupe de la planche qui maintienne les câbles de la bouée. Il va déplacer le plan d’action de la bouée en fonction de la position de la manette. 3 : La boite de vitesse. (Voir ) Deux pignons dont les dents sortent de la boite sont les points d’entrée de l’action. Ils sont montés sur 2 axes différents mais alignés. Le premier va faire tourner un autre pignon, plus petit, monté sur le même axe. Ce dernier muni d’une chaine qui va faire tourner un pignon libre monté sur un long axe parallèle à son axe du coté droit. De même, le second pignon fait tourner un autre pignon, qui va tourner un autre pignon de même taille monté sur un axe parallèle au dessus de son axe. Ce dernier pignon va tourner dans le sens inverse du pignon principal. Il va faire tourner à son tour un pignon à chaine identique à celui du premier pignon. La chaine va faire tourner un pignon libre monté sur le même grand axe. On aura donc le premier pignon transmet la force quand il tourne vers le haut, (Poussée d’Archimède) et le second la transmet quant il tourne vers le bas (force de gravité). Sur le grand axe on a fixé de part et d’autres 2 roues lourdes dans le but d’avoir une rotation régulière, et milieu, une autre roue dentée dont le diamètre est de 30cm. Le résultat de toutes les forces va être transmis par cette grande roue dentée dans le même sens. Cette dernière va faire tourner un pignon de 10cm de diamètre monté sur un axe parallèle à droite. Ce pignon à son tour fait tourner une roue dentée qui tournera l’axe final. On doit avoir une vitesse de rotation finale de 1500 tr/mn. Notez Bien : Tous les pignons sont tous de type hélicoïdal. 4 : Le système complet. (Voir ) Nomenclature. Structure métallique rigide. Générateur de courant. Boite de vitesse Crémaillère Base d’action (mobile). Axe de transmission d’action. 4 câbles fixant le plan d’action. La bouée Planche coulissante qui modifie le plan d’action de la bouée. Chaine transmettant la force de gravité. Axe de sortie de la boite de vitesse. 2 pignons libres montés sur le même axe. 2 roues lourdes régulatrices. Chaine transmettant la poussée d’Archimède. Bras. Manette. Dents de fixation du châssis. Dents de la manette. Fixateurs de la manette. Fixation au fond de la bouée. Fixateur sur le top de la bouée. Crémaillère hélicoïdale. L’axe. Etau Moxon 1 pour déplacer la manette. Engrenage de la crémaillère et des pignons d’entrée d’action dans la boite de vitesse. Etau Moxon 2 pour déplacer les câbles fixant la bouée. Pignons, roues dentées et axes pour accélérer la rotation. Pignon libre à chaine 20 dents à gauche. Pignon libre à chaine 20 dents à droite. 2 pignons à chaine 40 dents. 1 er pignon d’entrée d’action. 2 nd pignon d’entrée d’action. 2 roues dentées de même dimension pour inverser le sens de rotation. Les câbles de fixation. Le bras qui maintient la manette. Le bras à poussée. Etau Moxon 2 pour déplacer la bouée. 2 roues lourdes régulatrices de vitesse de rotation. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour système de production d’électricité. C’est une machine de conversion mécanique de la puissance transportée par les vagues de la mer en énergie mécanique représenté par une force de rotation d’un arbre (axe de sortie) convenable à un générateur de courent qui la transforme en énergie électrique. Basé sur 2 théories de forces verticales: la poussée d’Archimède et la force de gravité, elle va transformer le mouvement oscillatoire des vagues de la mer en mouvement rotatoire. Il comprend : Le corps flottant, C’est une grande bouée, qui suivant la théorie d’Archimède va pousser le châssis vers le haut quand la vague arrive. Un châssis représentant d’un coté une crémaillère en forme d’un arc de cercle qui pivote autour d’un axe fixé à l’autre coté. Une barre à poussée fixée au fond de la bouée va passer l’action de la bouée au châssis. Elle est liée à un bras qui est à son tour lié à une manette coulissante le long de la barre inférieure du châssis. Une boite de vitesse ayant 2 pignons d’entrée de l’action et un arbre de sortie qui fournie l’action résultante. Le premier pignon transmet la force quand la crémaillère se déplace vers le haut et le second transmet la force quand cette dernière se déplace vers le bas. Une charpente rigide sera fixée au fond de la mer. Elle va fixer l’axe du châssis et protéger son fonctionnement. En plus elle va maintenir l’engrenage entre la crémaillère et les 2 pignons de la boite de vitesse. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour un système de production d’électricité selon la revendication 1 caractérisé en ce que la bouée est traversée par 4 câbles verticaux pour anéantir les secousses horizontaux et stabiliser les oscillations verticales. Ces câbles sont fixés en bas sur une planche qui se déplace par le biais d’un étau Moxon.. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour un système de production d’électricité selon la revendication 1 caractérisé en ce que le châssis sert à faire tourner les deux pignons d'entrée de la boite de vitesse et à traduire le mouvement vertical en mouvement rotatoire. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour un système de production d’électricité selon la revendication 2 caractérisé en ce qu’un étau Moxon installé sur la manette permet de modifier l’emplacement de la manette sur le châssis. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour un système de production d’électricité selon la revendication 1 caractérisé par une boite de vitesse comme suit : Deux pignons dont les dents sortent de la boite sont les points d’entrée de l’action. Ils sont montés sur 2 axes différents mais alignés. Le premier va faire tourner un autre pignon à chaine monté sur son axe. Ce dernier muni d’une chaine qui va faire tourner un pignon libre monté sur un long axe parallèle à son axe du coté droit. D’autre part, le second pignon fait tourner une roue dentée montée sur son axe, qui va tourner une autre roue dentée de même taille monté sur un axe parallèle au dessus de son axe. Cette dernière va tourner dans le sens inverse du pignon principal. Il va faire tourner à son tour un pignon à chaine monté sur son axe et identique au premier pignon à chaine. La chaine va faire tourner un pignon libre monté sur le même grand axe, mais qui pousse dans le sens inverse de l’autre. On aura donc le premier pignon transmet la force quand le châssis monte et le second la transmet quand le châssis descend. Sur le grand axe on a fixé de part et d’autres 2 roues lourdes dans le but d’avoir une rotation régulière, et au milieu de l’axe, on a installé une autre roue dentée qui va recevoir et transmettre le résultat de toutes les forces, qui maintenant poussent dans le même sens, et puis elle va faire tourner un plus petit pignon monté sur un axe parallèle à droite. Ce pignon à son tour fait tourner une roue dentée qui tournera l’axe final. La vitesse de rotation de l’arbre (axe de sortie) est de 1500 tr/mn. Une machine de conversion de l’énergie des vagues de la mer en énergie mécanique pour un système de production d’électricité selon la revendication 5 caractérisé en ce que tous les pignons sont tous de type hélicoïdal.