INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Mais l’absence de marque des unités de base dans le dispositif de Tillich et dans celui de certains de ses successeurs dont George Cuisenaire pose un problème : il rend plus difficile l’accès aux quantités discrètes, comme l’a remarqué Rémi Brissiaud ( Comment les enfants apprennent à calculer , Retz, 1989). Ainsi : Il peut être difficile pour un élève (spécialement avant six ans) de comprendre qu’une barre comptant 1 unité de base et une barre comptant 3 unités de base soient chacune représentées par une seule barre indivise. Il voit seulement 1 barre courte et 1 barre longue donc 2 barres mais pas 4 unités de base, ce qui l’empêche d’accéder aux quantités discrètes représentées. Il peut être difficile pour un élève (spécialement avant six ans) de s’appuyer sur la comparaison d’une barre avec une ses décompositions. Par exemple si 1 barre de 4 unités indivises est juxtaposée à 2 barres de 2 unités indivises, l’élève pourra facilement constater l’égale longueur mais pas forcément concevoir clairement que la première barre compte elle-même 2 fois 2 unités. Ce sera peut-être pour lui une simple convention à apprendre plus que le fruit d’une expérience. Sans accès clair à la quantité discrète, l’élève court le risque de numéroter chaque barre par ordre croissant de longueur et d’apprendre par cœur les relations entre mots-nombres et/ou entre numéro d’ordre des barres dans leur boîte.
Certains didacticiens ont cependant adopté un code de couleur pour identifier les quantités représentées par les barres indivises. Mais ces couleurs ne peuvent en elles-mêmes permettre aux plus jeunes ou aux plus fragiles des élèves d’accéder aux quantités discrètes. Ces élèves pourraient se contenter d’ânonner : « 1 rouge vaut 2 vertes » ou « la 6 (sixième) vaut deux 3 (troisième) ». Pour orienter les élèves vers la mise en relation des quantités, le Belge George Cuisenaire et le Britannique Ian MacFarlane Smith ont pourtant mis en valeur les doubles en attribuant une teinte commune aux nombres apparentés ; les Britanniques Seton Pollock et Gerald Alexander Clegg et l'Espagnole María Antonia Canals ont regroupé les quantités par couleur selon leurs relations factorielles (par exemple tous les multiples de 2 contiennent une même teinte). Certes représenter les relations entre les quantités par des couleurs présente l’avantage de mettre en avant ces relations et d’aider à leur mémorisation, surtout pour les premiers niveaux de scolarité mais cette aide peut s’avérer contre-productive : si elle ne sert qu’à illustrer la leçon du maître et que le code couleur est simplement appris par cœur par les élèves, sans découvrir soi-même les relations entre quantités représentées par les barres ; si la simple « lecture » du code couleur par l’élève se substitue à la mise en relation des quantités. si le code de couleurs associe indument dans l’esprit de l’enfant une propriété mathématique à une couleur.
Pour permettre plus facilement aux élèves d’accéder aux quantités discrètes, les premiers successeurs de Tillich ont tous marqué les unités qui composent les barres, soit en découpant ou dessinant des rainures entre les unités de base (comme Mina Audemars et Louise Lafendel), soit (comme Wander ou Montessori) en alternant les couleurs entre les unités de base.
Mais ce faisant ils ont suscité un autre problème : le marquage des unités de base rend difficile l’accès au nombre comme relation entre des quantités. En effet : Avec les barres graduées 1 à 10 unités sont représentées alignées alors qu’un élève ne peut pas saisir immédiatement plus de 3 éléments ( subitizing ) et qu’avec des éléments alignés l’élève ne peut pas s’appuyer sur une configuration spatiale facilitant la décomposition en plus petits nombres. L’élève est donc conduit à compter 1 par 1. En marquant les unités de base sur chaque barre on court le risque que l’élève compte un à un sans pouvoir prendre appui sur cette quantité dénombrée pour la mettre en relation avec d’autres quantités. Prenons l’exemple de l’opération 5+2 avec l’aide de deux barres données à l’élève : soit il surcompte (il récite la comptine numérique « cinq, six, sept » en allant deux numéros plus loin que « cinq », tout en pointant sur les barres une unité à chaque mot prononcé, ce qui ne garantit pas qu’il ait eu conscience d’avoir ajouté deux à cinq) ; soit même il recompte à partir de 1 (incapable de prendre en compte 5 comme une quantité, il résout 5+2 par le recomptage des cinq unités de la première réglette et le surcomptage des 2 unités de la dernière barre).
Pour résoudre le problème de l’accès aux quantités discrètes plusieurs outils d’enseignement ont cherché à réserver le comptage pour la validation . La présente invention améliore ces procédés.
Sur le modèle des perles colorées de Maria Montessori, l’Allemande Käthe Brieger (devenue Catherine Stern et naturalisée Etats-Unienne) inventa des blocs colorés et gradués à peu près à la même époque que les réglettes Cuisenaire. L’utilisation simultanée de ces deux procédés permettait peut-être mieux de réserver le comptage 1 à 1 à la représentation des quantités discrètes et à la vérification de ces quantités sans qu’il soit toujours nécessaire pour la mise en relation des quantités qui pouvait s’appuyer sur le code de couleurs et les rapports de longueurs.
Plus tard la Française Paulette Calcia inventa des barres qui n’étaient graduées que sur deux faces (les autres étant vierge ou chiffrée). Ce matériel permettait ainsi en pratique (sinon dans l’intention de son autrice) de visualiser successivement plusieurs représentations du nombre.
Avantages apportés Pour améliorer le procédé de Paulette Calcia, un dispositif conforme à la présente invention comporte des graduations (et/ou d’autres marques alignées représentant les unités de base) sur une seule des faces selon un procédé original et inédit qui force l’enfant à réserver la face graduée à la seule vérification des quantités discrètes : la face opposée à la face graduée est arrondie de telle manière que lorsque les barres sont posées sur une table cette face arrondie ne puisse pas se retrouver posée contre la table et faire apparaître la face graduée à une vue zénithale ; l’élève est ainsi obligé de retourner la réglette sans la lâcher pour accéder à la face graduée.
Les et illustrent à titre d’exemple une réalisation possible de l’invention concernant la face plate réservée à la vérification, graduée et pointée pour représenter les quantités discrètes de manière linéaire.
Les et illustrent à titre d’exemple une réalisation possible de l’invention avec les faces arrondies comportant des représentations des quantités discrètes organisées de manière non-linéaire par des « nombres figuraux » qui s’appuient sur les repère 5 et 10. L’organisation des points permet de représenter que chaque nombre est formé à partir du précédent auquel on ajoute une unité. Elle permet aussi de retrouver plus facilement des configurations de nombres inférieurs dans celles des nombres supérieurs et ainsi de faciliter la décomposition des nombres.
Le pilier 4’ est raccordé à un circuit électronique d'extraction de charges 5. Ce circuit 5 récupère l'énergie électrique produite par le pilier piézoélectrique 4’. Il comprend : un interrupteur haute tension à commande, avantageusement à thyristors, un pont redresseur de tension, une inductance dont le raccordement avec le pilier 4’ constitue un circuit résonnant du type LC, l'élément capacitif étant constitué par le pilier lui-même, une capacité ou un condensateur de filtrage mis en parallèle, un système de stockage peut être utilisé afin de stocker cette énergie électrique avant son conditionnement pour une utilisation sur le réseau. Ce système de stockage consiste par exemple en une batterie ou un banc de super-capacités. Le circuit peut être commun à chaque paire de piliers respectivement, en étant connecté simultanément à chacun des piliers de ladite paire. Un bus continu peut alors être chargé de collecter les impulsions de chacun des systèmes de stockage. Un convertisseur DC-AC peut aussi être utilisé afin de se connecter directement au réseau électrique.
La configuration du circuit 5 est adaptée pour maximiser l'énergie électrique produite par le pilier 4’. Cette configuration permet en effet de doubler l'énergie électrique générée par le pilier 4’ en la récupérant une première fois lors de l'écrasement dudit pilier 4’ (première séquence décrite ci-dessus), et une seconde fois lors de son relâchement (deuxième séquence décrite ci-dessus).
Lorsque le pilier 4’ est soumis à une excitation alternative (selon le principe décrit plus avant dans la description), et durant la phase croissante de la contrainte, l'interrupteur est maintenu ouvert. Le pilier 4’ est en circuit ouvert et les charges électriques s'accumulent aux bornes dudit pilier 4’, ce dernier fonctionnant comme une capacité.
Lorsque la contrainte mécanique appliquée au pilier 4’ est maximale, l'interrupteur est brièvement fermé pendant une durée correspondant à une demi-période de la résonance du circuit LC. Ainsi, l'ensemble des charges électriques accumulées aux bornes du pilier 4’ sont extraites dudit pilier 4’.
Durant la phase décroissante de la contrainte, le pilier 4’ se recharge. Lorsque la contrainte mécanique est minimale, l'interrupteur est de nouveau brièvement fermé pendant une durée correspondant à une demi-période de la résonance du circuit LC, de manière à extraire les charges électriques. Puis le cycle reprend avec l’alternance des première et deuxième séquences.
Dans les exemples choisis pour illustrer l’invention, le pilier 4’ est raccordé à un circuit électronique dit d'extraction de charges 5. Bien qu'un seul pilier 4’ soit représenté, dans la pratique, il est possible qu'un circuit soit connecté simultanément à plusieurs piliers 4’, comme cela est visible sur la .
Sur la est présenté un schéma identique à celui de la si ce n’est que le pilier piézoélectrique 4’ est remplacé par une membrane piézoélectrique 4’’. Le fonctionnement avec les deux valves 6’, 6’’ est identique à celui décrit en lien avec la .
Dans le cas d’une membrane piézoélectrique 4’’, cette dernière 4’’ peut consister en des films nanocomposites piézoélectriques à base de copolymère de PVDF ou avantageusement de fluorure de vinylidène et trifluoroéthylène P(VDF-TrFE), éventuellement comprenant divers nanoparticules d’oxydes de métal.
Il est entendu que les figures annexées ne présentent aucun dimensionnement ou rapport de dimensionnement des différents éléments entre eux qui soit conforme à la réalité du système de génération d’électricité selon l’invention.
La présente un mode de réalisation identique à celui de la dans lequel les valves d’admission 6’ et de refoulement 6’’ ont été remplacé par une vanne à trois voies 6’’’, cette dernière 6’’’ étant toujours avantageusement contrôlée ou commandée par l’unité de commande. Dans ce mode de réalisation, la valve trois voies 6’’’ gère à elle seule les différentes séquences décrites précédemment : - séquence dite au repos dans laquelle le pilier piézoélectrique 4’ ne subit aucune pression mécanique : la vanne à trois voies 6’’’ est ouverte sur l’aval à la cavité fluidique 3, laissant le générateur piézoélectrique 4 soumis à la pression faible. - la première séquence dans laquelle le liquide circulant dans la portion du circuit hydraulique 2 pénètre dans la cavité fluidique 3 et, de façon incidente, le générateur piézoélectrique 4 subit une pression mécanique : la vanne trois voies 6’’’ ferme l’aval à la cavité fluidique 3 de la portion du circuit hydraulique 2, la communication s’établit entre l’amont à la cavité fluidique 3 et cette dernière 3. Puis - la deuxième séquence, suite à la première séquence, dans laquelle le liquide présent dans la cavité fluidique 3 est évacué ou refoulé : la vanne à trois voies 6’’’ ferme l’amont à la cavité fluidique 3 de la portion du circuit hydraulique 2, la communication s’établit entre l’aval à la cavité fluidique 3 et cette dernière 3.
A nouveau, il est bien entendu ici que les première et deuxième séquences sont celles propres au système et au procédé de génération d’électricité selon l’invention, autrement dit il s’agit des séquences pendant lesquelles ou au cours desquelles l’objet premier de l’invention se produit, à savoir la génération d’électricité.
Nous verrons dans la suite que l’invention n’est pas limitée à la réalisation de ce premier objectif de génération d’électricité et que l’invention permet également – dans un second objectif - d’influer sur le circuit hydraulique 1, 2 en créant une résistance plus ou moins importante, par variation du volume (intérieur) de la cavité fluidique 3, ce qui permet d’augmenter ou de diminuer le couple de la source d’énergie 21 à laquelle la pompe 20 est reliée. Pour rappel, cette source énergie 21 est très avantageusement une source d’énergie renouvelable qui présente par nature une fluctuation ou une variation assez importante de leur apport en énergie, qu’il s’agisse de l’énergie éolienne, de la houle, ou des marées. C’est ainsi que ce second objectif de la présente invention est particulièrement intéressant pour des systèmes de récupération d’énergie renouvelable.
La illustre un mode de réalisation identique à celui de la dans lequel les valves d’admission 6’ et de refoulement 6’’ ont été remplacées par une valve trois voies 6’’’, mais le fonctionnement du système selon ce mode de réalisation reste identique avec les trois séquences dites « au repos », « première séquence » et « deuxième séquence » présentées précédemment.
La ajoute à la le fait que : le circuit électronique d’extraction de charges 5 est relié à au moins un convertisseur de courant 22, d’un courant continu récupéré du générateur piézoélectrique 4’ en un courant alternatif susceptible d’alimenter le réseau électrique général ; le circuit hydraulique 1 peut comprendre un ou plusieurs accumulateur(s) 24 permettant de stocker une réserve liquide pour alimenter ou réalimenter le circuit hydraulique 1, voire pour retirer une partir du fluide circulant dans ledit circuit 1. Un tel accumulateur 24 permet ainsi de gérer – outre la présence de la chambre contenant le liquide - la pression et le débit dans le circuit hydraulique 1 en jouant ou en réglant la quantité de liquide en circulation. le circuit hydraulique 1 comporte au moins un dispositif de mesure de la pression dans le circuit 26 (capteur de pression) destiné à mesurer la pression dans la boucle PID ou pour contrôler ou réguler le couple de la pompe hydraulique 20, et de ce fait celui de la source d’énergie 21 alimentant la pompe 20 du circuit hydraulique 1. la pompe 20 est reliée ou connectée à au moins une pâle 21 schématisant une source d’énergie renouvelable, ici de type éolienne, destinée à alimenter en énergie en particulier la pompe du circuit hydraulique.
Bien entendu, ce convertisseur de courant 22, cet accumulateur 24, ce dispositif de mesure de la pression dans le circuit 26 ainsi que la pale 21 bien qu’avantageux dans le cadre de la présente invention ne sont pas des éléments essentiels du système ou du procédé de génération d’énergie selon l’invention.
La est identique à la mais l’unique portion de circuit hydraulique 2 de la est remplacée par une pluralité de portions de circuit hydraulique 2 – en l’espèce cinq portions de circuit hydraulique 2 – chacune comportant un ensemble comportant une cavité hydraulique 3 logeant un pilier piézoélectrique 4’ avec une valve d’admission 6’ et une valve de refoulement 6’’. Ces cinq portions du circuit hydraulique 2 s’étendent en parallèle les unes par rapport aux autres à partir d’une section commune en amont et se rejoignent en une section unique en aval, ces sections communes amont et aval formant partie du circuit hydraulique 1.
Comme montré plus particulièrement sur les figures 2 et 3, les deux faces de support 6 de chaque élément de support 4 sont reliées l’une à l’autre le long d’une ligne de crête Lc qui est rectiligne. La ligne de crête Lc de chacun des éléments de support 4 est inclinée par rapport à l’axe central A, et s’étend jusqu’au sommet 5 de l’élément de support 4 respectif en s’éloignant de l’axe central A.
De façon avantageuse, les lignes de crête Lc sont sécantes en un point d’intersection situé sur l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3, et sont régulièrement réparties autour de l’axe central A. Chacune des lignes de crête Lc est plus particulièrement inclinée par rapport à l’axe central A d’un angle d’inclinaison α compris entre 10 et 40°, avantageusement entre 20 et 30°, et par exemple d’environ 26°.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, chacune des faces de support 6 présente une forme globalement triangulaire, et comporte un premier bord B1 s’étendant le long de la ligne de crête Lc respective, un deuxième bord B2 s’étendant jusqu’au sommet 5 de l’élément de support 4 respectif et un troisième bord B3 opposé au sommet 5 de l’élément de support 4 respectif. De façon avantageuse, le deuxième bord B2 de chaque face de support 6 est incliné par rapport à l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3, de telle sorte que l’extrémité dudit deuxième bord B2, qui est opposée au sommet 5 respectif, est plus proche de l’axe central A que le sommet 5 respectif.
Comme montré plus particulièrement sur la , pour chaque paire d’éléments de support 4 adjacents de la structure de support tridimensionnelle 3, les faces de support 6 adjacentes des deux éléments de support 4 adjacents sont situées en regard l’une de l’autre. De façon avantageuse, pour chaque paire d’éléments de support 4 adjacents de la structure de support tridimensionnelle 3, les faces de support 6 adjacentes des deux éléments de support 4 adjacents sont reliées l’une à l’autre le long d’une zone de liaison Z qui est inclinée par rapport à l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3 et qui s’étend vers le bas en s’éloignant de l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3. Ainsi, le troisième bord B3 de chacune des faces de support 6 s’étend le long de la zone de liaison Z respective.
- un rapport du premier bord B1 de chaque face de support 6 sur un côté C de la forme triangulaire équilatérale (définie par chaque élément de support 4 vue de dessus) est compris entre 1,7 et 2,2, avantageusement entre 1,8 et 2, encore avantageusement entre 1,90 et 1,95, et par exemple égal à environ 1,94 ou environ 1,92,
- un rapport du deuxième bord B2 de chaque face de support 6 sur un côté C de la forme triangulaire équilatérale précitée est compris entre 2,7 et 3, avantageusement entre 2,8 et 2,9, et par exemple d’environ 2,86,
- un rapport du troisième bord B3 de chaque face de support 6 sur un côté C de la forme triangulaire équilatérale précitée est compris entre 1,2 et 1,8, avantageusement entre 1,3 et 1,7, et encore avantageusement entre 1,4 et 1,6, et par exemple égal à environ 1,47 ou environ 1,58,
- un rapport de la hauteur du module photovoltaïque tridimensionnel 2 sur un côté C de la forme triangulaire équilatérale précitée est compris entre 2,5 et 3,5, avantageusement entre 2,8 et 3,3, et encore avantageusement entre 3 et 3,1, et par exemple égal à environ 3,06.
Comme montré également sur la , les sommets 5 des éléments de support 4 sont régulièrement répartis autour de l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3, et sont équidistants de l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3. En d’autres termes, les sommets 5 des éléments de support 4 sont disposés sur un cercle centré sur l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, chaque élément de support 4 présente un plan de symétrie P passant par la ligne de crête Lc respective, et les plans de symétrie P des éléments de support 4 sont sécants selon une ligne d’intersection qui est confondue avec l’axe central A de la structure de support tridimensionnelle 3.
De façon avantageuse, chaque face de support 6 de chaque élément de support 4 est inclinée, par rapport à un plan de référence respectif qui est parallèle à l’axe central A et qui passe par le troisième bord B3 de ladite face de support 6, d’un angle d’inclinaison compris entre 5 et 10°, et par exemple d’environ 7°.
Le module photovoltaïque tridimensionnel 2 comporte en outre une pluralité de revêtements photovoltaïques 7 fixés à la structure de support tridimensionnelle 3. Chaque revêtement photovoltaïque 7 est plus particulièrement disposé sur une face de support 6 respective, et s’étend parallèlement à la face de support 6 respective. Chaque revêtement photovoltaïque 7 comprend avantageusement plusieurs cellules photovoltaïques reliées en parallèle et/ou en série, et recouvre partiellement ou entièrement la face de support 6 respective. Les cellules photovoltaïques de chaque revêtement photovoltaïque 7 peuvent par exemple être supportées par une couche de substrat de base. De façon avantageuse, chaque revêtement photovoltaïque 7 est de forme globalement triangulaire, et présente des dimensions sensiblement identiques à celles de chaque face de support 6. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque revêtement photovoltaïque 7 présente une épaisseur d’environ 1 mm.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures, les revêtements photovoltaïques 7 de ladite pluralité de revêtements photovoltaïques sont distincts les uns des autres et reliés en série et/ou en parallèle. De façon avantageuse, au moins un revêtement photovoltaïque 7, et par exemple chacun des revêtements photovoltaïques 7, peut être flexible.
Le module photovoltaïque tridimensionnel 2 comporte également une embase 8 qui est située en dessous de la structure de support tridimensionnelle 3 et qui présente une forme polygonale, et par exemple globalement hexagonale. L’embase 8 délimite, au moins en partie, un logement interne 9 dans lequel sont logés au moins en partie des fils électriquement conducteurs reliés aux revêtements photovoltaïques 7. Le module photovoltaïque tridimensionnel 2 comprend en outre une borne principale positive à laquelle sont reliées électriquement des bornes positives de tous les revêtements photovoltaïques 7, et une borne principale négative à laquelle sont reliées électriquement des bornes négatives de tous les revêtements photovoltaïques 7.
Comme montré sur la , le module photovoltaïque tridimensionnel 2 comporte en outre une coiffe de protection 14, également nommée coiffe d’encapsulation, qui recouvre et protège les revêtements photovoltaïques 7. La coiffe de protection 14 est réalisée en matériau transparent au rayonnement lumineux, et est par exemple formée par durcissement d’une résine transparente. La coiffe de protection 14 est plus particulièrement configurée pour combler un espace interne situé entre les éléments de support 4.
Par exemple, au moins une nervure 122a s’étend à partir de l’extrémité 108a jusqu’au conduit de gaz 102. Au moins une nervure 122b s’étend à partir de l’extrémité 108a jusqu’à un logement d’arbre 136 perpendiculaire au conduit de gaz 102. Au moins une nervure 122f s’étend à partir de l’extrémité 108a jusqu’à un logement de moteur 130 dans le corps de vanne 100. Au moins deux nervures 122c, 122d s’étendent à partir de l’extrémité 108a jusqu’au logement de mécanisme d’engrenage 132.
Dans un agencement, le corps de vanne 100 comporte une pluralité de nervures de renforcement 122 qui convergent radialement vers la première extrémité 108a ou la seconde extrémité 108b le long de l’axe Y du conduit pour liquide ou fluide 120. La pluralité de nervures de renforcement 122 sont agencées autour de la première extrémité 108a ou de la seconde extrémité 108b de manière bien espacée. L’épaisseur de chaque nervure 122a à 122f est comprise dans la plage de 1,5 mm à 3 mm.
Dans un agencement, le premier conduit externe 124a et le second conduit externe 124b sont raccordés à la première extrémité 108a et la seconde extrémité 108b par assemblage mécanique, ceci comprenant emboîtement-pression, emmanchement à force, soudage, liaison, placage, etc. Le premier conduit externe 124a et le second conduit externe 124b sont raccordés à la première extrémité 108a et la seconde extrémités 108b de préférence par emmanchement à force.