Brevet FR3161928A1 — publié le 20251107

Dispositif à fonction d'hélice sans contre-force à pales à géométrie variable. Le dispositif selon l'invention permet de transformer des courants en rotation ou de générer un mouvement depuis une rotation, en ouvrant ses pales de façon perpendiculaire à la force à capter ou à générer dans le sens utile, et en les fermant à contre-sens du sens utile, afin de la plus grande efficacité. Ce dispositif, comparable dans sa fonction à une hélice ou une roue à aubes, peut être utilisé comme éolienne, comme hydrolienne fluviale ou marine, en surface ou en profondeur, ou encore afin de pomper, compresser, souffler, aspirer, propulser, tracter ou afin de toutes autres applications possibles. Figure de l’abrégé : [Fig 2] Dispositif à fonction d'hélice sans contre-force à pales à géométrie variable La présente invention concerne un dispositif permettant notamment de transformer des courants en rotation, ou de générer un courant ou un mouvement depuis une rotation, et peut donc être comparé à une hélice ou à une roue à aubes. Les hélices traditionnelles à pales fixes de toutes formes dont l’axe se présente parallèlement au mouvement voulu captent ou génèrent le mouvement de façon latérale, ce qui peut être un inconvénient. Les hélices traditionnelles à pales fixes de toutes formes dont l’axe se présente non parallèlement au mouvement à capter ou à générer, se retrouvent en opposition à ce mouvement sur la moitié de leur rotation par la surface arrière de leurs pales, ce qui, même si leur forme est voulue optimale, peut être un inconvénient. Le dispositif selon l’invention permet à ses pales (11) de s'ouvrir perpendiculairement à leur sens de rotation, c'est à dire de s'opposer au maximum au mouvement à capter ou à générer dans le sens utile, puis, au retour, soit dans le sens contraire au sens utile, de se fermer pour ne pas s'opposer du tout à ce mouvement, ou le moins possible, afin de la plus grande efficacité. Le dispositif selon l’invention est constitué d'un ou de plusieurs jeux de roues, chacun composé d’une grande roue (2) et d’une petite roue (3) sans axes centraux ni rayons. Le périmètre interne de la petite roue est un multiple (M1) du périmètre interne de la grande roue, et ces 2 roues sont maintenues en place chacune par un axe commun (4) et ses éléments d’entraînement (5 et 6) aussi dimensionnés selon le multiple (M1) et contraignant ainsi les 2 roues (2 et 3) à la même vitesse de rotation. Le périmètre externe de la petite roue est situé au plus près du périmètre interne de la grande roue. Afin de permettre leur mise en mouvement via les éléments d’entraînement (5 et 6), les roues peuvent, voire doivent, être décalées le long de l’axe de rotation de l’axe commun (4). L’axe commun (4) est porté par le support (1) et porte pour chaque roue (2 et 3) un engrenage, une poulie à courroie synchronisée, ou tout autre élément d’entraînement (5 et 6) connecté avec un engrenage, une chaine, une courroie synchronisée, ou tout autre élément d’entraînement situé sur les périmètres internes de chaque roue (2 et 3) et permettant à cet axe commun (4) d’entraîner les roues, ou d’être entraîné par les roues, en les contraignant à la même vitesse de rotation. L’axe commun (A7) contraignant la position et la rotation de chaque roue via la face interne des roues, et 3 points minimum étant nécessaires pour positionner chaque roue, 2 points ou axes supplémentaires (7a et 7b), qui peuvent être fixes et équipés de roulements, sont positionnés sur le support (1) le long du périmètre externe de la petite roue, et 2 autres points ou axes (8a et 8b) sont positionnés sur le support (1) le long du périmètre externe de la grande roue. Ces 4 axes trouvent aussi position sur le support (1) selon les diamètres des éléments d’entraînements de l’axe commun (5 et 6) encore de manière à contraindre chaque roue à rester entre ses trois points de contact. Les 2 axes (8a et 8b) peuvent être fixes et équipés de roulements, ou peuvent être entraînant ou entraînés et pour cela équipé d’un engrenage, d’une poulie à courroie synchronisée, ou de tout autre élément d’entraînement (8a et 8b) leur permettant d’être mis en rotation par, ou de mettre en rotation, un engrenage, une chaine, une courroie synchronisée ou tout autre élément d’entraînement disposé le long du périmètre externe de la grande roue (2). Chaque roue est équipée du nombre voulu de bras (9 et 10) fixés perpendiculairement à chaque roue (2 et 3) et portant les pales (11). Chaque pale relie les 2 roues (2 et 3) via leurs bras (9 et 10) auxquels les pales peuvent être fixées par toutes façons appropriées. Des bras supplémentaires ou des profilés, par exemple en forme de demi tube, peuvent être placé le long des bras de la grande et / ou de la petite roue pour augmenter l’aérodynamisme des pales au moment ou elles sont fermées, ou pour utiliser des pales en une seule pièce de type bande, ou à tout autre fin. Afin de permettre l’adaptation de leurs dimensions entre chaque bras durant la rotation, les pales peuvent être en matériau souple et/ou élastique, ou être enroulables, pliantes, coulissantes, encastrables, ou encore être faites de tous matériaux et/ou équipées de toutes solutions à cette fin. Les pales peuvent encore être faites d’une seule pièce de type bande, fermant ou non l’espace interne entre les bras de la petite roue, ce qui est possible par exemple en doublant les bras de la petite roue. Au besoin de mieux gérer les courants captés ou générés par les pales, les bras peuvent être orientés non perpendiculairement aux roues, et/ou être décalés, selon le but recherché. Ils peuvent aussi, ainsi que les pales, être télescopiques. Comme dans les illustrations ( FIG. 1 et FIG. 2 ), le support (1) peut être situé au centre du dispositif selon l’invention et positionner 2 jeux de roues sur ses cotés, les pales de chaque jeu de roue étant alors externes au dispositif. Le support peut aussi ne positionner qu’un seul jeu de roues, et se situer alors sur un seul des cotés du dispositif. Les 2 jeux de roues peuvent encore trouver position sur les montants d’un support (1) situés de chaque coté du dispositif, donc enfermant le dispositif, et ces jeux de roues peuvent alors avoir leurs bras en communs, leurs pales devenant alors internes au dispositif (non illustré). Plusieures occurrences du dispositif selon l’invention peuvent être connectées et utilisées ensemble ou indépendamment, et le ou les supports (1) peuvent être à la fois central pour une de ces occurrences et externe pour une autre. D’autres guides, et le ou les éléments de structure portant ces guides, peuvent être positionnés autour du périmètre de chaque roue pour ajouter au maintien des roues dans leurs positions. Les éléments de structure portant ces éléments, ou tous autres éléments de structure fixés au support (1) peuvent aussi permettre l’ajout de dispositifs de sécurité, par exemple d’un grillage enfermant l’ensemble du dispositif afin d’empêcher la dispersion d’éléments qui auraient cassé. Les pales peuvent être fixées solidement aux bras de la petite roue et moins solidement aux bras de la grande roue, ou inversement, de manière à pouvoir s’en décrocher au besoin de préserver l’intégrité du dispositif quand il est soumis à trop de forces. Selon l’utilisation voulue, le support (1) du dispositif selon l’invention peut permettre son orientation de façon naturelle ou sous l'action d’une dérive. Il peut aussi se voir associer un gouvernail pour orienter le mouvement généré. Dérive et gouvernail peuvent être de toutes formes appropriées et être fixés au dispositif selon l’invention de toutes façons utiles. Le support (1) du dispositif selon l’invention peut aussi être de toute forme appropriée et être orienté selon tous angles utiles. Selon l’utilisation voulue, les éventuels dérives ou gouvernails peuvent devoir être orientables, et ces éléments et le dispositif selon l’invention peuvent donc être équipés des éléments nécessaires à cette fin. Le dispositif selon l’invention peut être inclus en tout ou en partie dans toutes formes, boitiers ou carters, remplaçant ou non son support (1), enfermant entièrement ou partiellement le dispositif selon l’invention, et comportant un espace permettant sa rotation et la ou les ouvertures utiles, et comportant encore, au besoin, tous les éléments et espaces nécessaires au dispositif selon l'utilisation et le ou les systèmes d'entraînement voulus. Ceci par exemple pour utiliser ce dispositif comme pompe, pour orienter le courant, ou à toute autre fin. Le dispositif selon l’invention peut transmettre ou recevoir sa rotation par son axe commun aux 2 roues (4), ou par les axes (8a et 8b) connectés au périmètre externe de la grande roue. Dans ce dernier cas, les axes (8a et 8b) sont alors équipés d’engrenages, de poulies à courroie synchronisée, ou de tout autre élément d’entraînement leur permettant d’être mis en rotation par le périmètre externe de la grande roue, ou de la mettre en rotation. Dans le cas de la transmission par ces 2 axes (8a et 8b), un élément connectant ces 2 axes et transmettant ou recevant leur rotation peut être ajouté au support (1). Cet élément peut être un axe comportant des vis pour engrenages, ou être une chaine ou une courroie en connexion avec les engrenages ou poulies alors fixés sur ces 2 axes (8a et 8b). Cet élément et ces 2 axes peuvent aussi être équipé de tout autre système de transmission approprié. Chaque axe (4, 8a et 8b) peut aussi transmettre sa rotation indépendamment, si cette utilisation du dispositif selon l’invention est intéressante. Que le dispositif selon l’invention transmette la rotation par l’axe commun central ou par les axes connectés au périmètre externe de la grande roue, ou même par les deux, cette ou ces transmissions peuvent être débrayables ou blocables, de façon manuelle et / ou automatique, afin de pouvoir laisser les roues libres ou afin de les maintenir à l’arrêt. Le dispositif selon l’invention peut donc être équipé de tous éléments utiles à cette fin. Le dispositif selon l’invention peut utiliser la répartition des poids de ses différents éléments, la gravité, l'inertie, les forces centrifuge, centripète, du courant à capter ou à générer, et toutes autres forces naturelles ou de type ressorts, élastiques, aimants, ou tous autres éléments et systèmes existants ou non encore existant pouvant être utiles aux fonctionnements du dispositif selon l’utilisation et les sécurités voulues. Le dispositif selon l’invention peut accueillir n’importe quel nombre utile de pales (11), qui peuvent être de toutes formes utiles, et qui peuvent être pliables de toutes façons utiles, ou encore être encastrables, coulissantes, élastiques, enroulables, ou modifiable dans leur géométrie par toutes autres solutions. Dans le cas de pales enroulables, un ou des systèmes d’enroulage, par exemple à ressort, peuvent équiper les bras autour desquels s’enrouleront les pales. L’ensemble du dispositif selon l’invention peut être fabriqué en tous matériaux appropriés, massifs et / ou composites, naturels et / ou synthétiques,. Entres autres, les positions, angles, sens, proportions, formes, profils et compositions de chaque élément sont choisis en fonction de l’utilisation voulue. Par exemple, les pales peuvent être fabriquées en matériaux élastiques, souples ou rigides, être composées d'une seule pièce ou de plusieurs pièces solidaires ou assemblées d’une façon ou d’une autre, et elles peuvent jointer de façon étanche ou permettre un certain écoulement du courant, et peuvent donc comporter tous éléments nécessaires à ces finalités. Les support (1), roues (2 et 3), bras (9 et 10), et autres éléments du dispositif selon l’invention peuvent comporter tubes, gaines, câbles, mécanismes ou tous éléments utiles à la sécurité et/ou aux besoins d’utilisation et pouvant être actionnés manuellement et / ou automatiquement. Le dispositif selon l’invention est destiné à être branché sur un moteur ou une génératrice, mais peut aussi transmettre directement sa rotation, ou le mouvement, ou tout autre effet intéressant généré, à tout autre équipement ou système. Le dispositif selon l’invention, par exemple fabriqué d’une façon particulière, avec des matériaux particuliers, et / ou utilisé dans certaines conditions, peut présenter des propriétés ou générer des effets intéressants connus ou non encore connus. Le dispositif selon l’invention peut être utilisé verticalement, horizontalement ou sous n’importe quels angles appropriés à l'utilisation voulue. Le dispositif selon l’invention, selon ses paramètres de fabrication et son utilisation, a naturellement une vitesse de rotation maximale à ne pas dépasser afin de conserver son intégrité structurelle. Il peut donc être doté de dispositifs de type compte-tour, compteur de vitesse et/ou tout autre dispositif utile, comme indiqué au paragraphe [23], pouvant actionner le décrochement des pales, comme indiqué au paragraphe [14] ou autrement, et / ou le débrayage ou le blocage de l’élément de transmission de la rotation comme indiqué au paragraphe [19] ou autrement, et / ou actionner le décrochement du support (1) de l’élément sur lequel il est fixé, un poteau par exemple, afin de laisser le dispositif selon l’invention descendre le long de ce poteau, ceci, encore par exemple, afin de mettre le dispositif selon l’invention utilisé comme une éolienne en sécurité au sol en cas de trop grands vents. Le dispositif selon l’invention peut, selon l’utilisation voulue et les caractéristiques choisies, être efficace même à faible vitesse. S’il est doté de bras télescopiques, ceux-ci peuvent s’ouvrir pleinement à petite vitesse, moyennement à vitesse moyenne, et petitement à grande vitesse de manière à préserver la structure du dispositif selon l’invention tout en lui permettant de rester efficace à différentes vitesses. L’actionnement de tels bras télescopiques peut être gérée manuellement et / ou automatiquement, comme indiqué au paragraphe [27]. De même, les bras peuvent être pliant. Le dispositif selon l’invention peut être utilisé comme éolienne, hydrolienne fluviale ou marine près de la surface ou en profondeur, voire sous une cascade, ou encore afin de pomper, compresser, souffler, aspirer, propulser, tracter ou afin de toute autre application, dans tous milieux, et dans toutes dimensions utiles et appropriées. Le dispositif selon l’invention peut aussi être configuré et utilisé pour produire des éléments d'occurrences du dispositif selon l’invention, à l’unité ou en série, ou afin de toutes autres utilisations. Les dessins annexés illustrent le dispositif selon l’invention de façon schématique, voire exagérée, et de façon non exhaustive. Les mesures, angles, proportions et formes qui y figurent n'y figurent que pour exemple et ne sont pas forcément fonctionnels ni optimaux. FIG. 1 représente le dispositif selon l’invention en perspective, presque de profil afin d’illustrer le détail du mécanisme. Dans cette illustration, le dispositif selon l’invention est doté de 2 jeux de roues connectés au support (1) central ou interne. Le dispositif tel qu’illustré est doté d’engrenages dont les diamètres, dans ce cas, ne permettent pas la fermeture complète des pales. FIG. 2 Figure de l'abrégé. Dispositif rotatif caractérisé par son ou ses jeux de roues, dont chacun comporte une petite et une grande roue, et dont le périmètre interne de la grande roue est un multiple (M1) du périmètre interne de la petite roue ; roues qui ne sont pas centrées et qui sont sans axes en leur milieu ni sans rayons, positionnées parrallèlement, l’une à coté de l’autre vu de face et l’une à l’intérieur de l’autre vu de profil, et qui sont guidées par les éléments d’entraînement fixés sur un axe commun et eux aussi dimensionnés selon le multiple (M1), et par 2 autres points chacune ; roues comportant chacune des bras portant des pales dont la géométrie varie selon le moment de la rotation grâce au décentrement des roues. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que tous les éléments du dispositif peuvent être multipliés et / ou adaptés dans leurs compositions, positions, sens, proportions, formes, profils, sections et angles selon l'utilisation voulue. Les éléments du dispositif peuvent être fabriqués en tous matériaux appropriés, massifs ou composites, en une ou plusieurs parties, et être en tout ou en partie rigides, souples, élastiques, télescopiques, pliants ou autres, et encore dans un ou des matériaux existant ou non encore existant et dont la forme peut changer pour s’adapter à différents réglages, vitesses ou utilisations. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif peut transmettre ou recevoir sa rotation : Soit par l’axe commun (4) aux 2 roues ; Soit par chacun des axes (8a et 8b), indépendamment ; Soit par les axes (8a et 8b) connectés ensemble ; Soit par plusieurs de ces solutions ; Et en utilisant tous types d’entraînement, tels que engrenage/engrenage, engrenages/chaines, engrenages/vis, courroies/poulies, ou tout autres système d’entraînement appropriés, mécaniques ou non mécaniques, et déjà existants ou non encore existants. Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que tous les éléments du dispositifs peuvent comporter tubes, gaines, câbles, fils, composants, systèmes électroniques, mécanismes et autres éléments utiles selon les besoins d’utilisation, le système d’entrainement, et les sécurités voulues. Dispositif selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce que le dispositif peut accueillir n’importe quel nombre utile de pales (4), et que ces pales peuvent, selon l’utilisation voulue, être de toutes formes, être pliables de toutes façons utiles, ou encore encastrables, coulissantes, élastiques, enroulables, ou modifiable dans leur géométrie par toutes autres solutions. Ces pales peuvent jointer de façon étanche avec les éventuels carters et autres éléments du dispositif ou permettre l' écoulement du courant tel que voulu. Dispositif selon les revendication 1, 2, 3, 4 et 5, caractérisé en ce que ce dispositif peut être utilisé : plongé entièrement ou en partie dans le milieu dans lequel ce dispositif doit capter ou transmettre le mouvement ; inclus en tout ou en partie dans toutes formes, boitiers ou carters, incluant ou non son support, et enfermant entièrement ou partiellement le dispositif, et comportant l’espace nécessaire à la rotation du dispositif et les ouvertures utiles, et comportant encore, au besoin, tous les éléments et espaces nécessaires au fonctionnement du dispositif selon l’utilisation voulue. et / ou dans toutes conditions et / ou choix de fabrications et de matériaux pouvant lui permettre de présenter des propriétés ou de générer et/ou de transmettre les effets voulus ou tous autres effets intéressants connus ou non encore connus.