FR2484356A1 - Electrically propelled boat using solar panels and accumulators - has solar panels placed on upper surface of boat to recharge accumulators which drive propeller - Google Patents
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Abstract
Description
Domaine technique.Technical area.
La présente invention concerne un bateau à propulsion par moteur électrique alimenté par des cellules photovoltaïques en direct, ou par l'appoint de batteries d'accumulateurs, en tampon, rechargées elles-niemes par les cellules photovoltaïques. The present invention relates to a propulsion boat powered by an electric motor powered by live photovoltaic cells, or by the addition of accumulator batteries, in buffer, recharged themselves by the photovoltaic cells.
Problème pose.Problem.
Il s'agit d'utiliser l'énergie solaire par des cellules photovoltaïques pour la propulsion de bateaux, dispositif, qui, en dehors de l'investissement initial nécessaire, assure une énergie gratuite, non polluante, un fonctionnement du bateau silencieux, fiable et propre. It involves using solar energy by photovoltaic cells for the propulsion of boats, device, which, apart from the initial investment required, ensures free energy, non-polluting, quiet, reliable and clean.
Toutefois, l'énergie recueillie est faible et pour bien l'utiliser, il faut en recueillir le plus possible, et ne pas la gaspiller en étudiant soigneusement les formes de carènes les mieux adaptées, ainsi que les dimensions nécessaires et importantes des panneaux pour assurer la propulsion du navire dans les meilleures conditisons. However, the energy collected is low and to use it well, it is necessary to collect as much as possible, and not to waste it by carefully studying the forms of hulls best adapted, as well as the necessary and important dimensions of the panels to ensure the propulsion of the ship in the best conditions.
Etat de la technique antérieure et inconvénients. State of the art and disadvantages.
Dans l'état actuel de la technique, les panneaux de cellules photovoltaïques fournissent par bon ensoleillement dans le midi de la France, une puissance de 90 W au m2G
I1 faut donc adapter cette puissance assez faible aux conditions d @ d'emploi de propulsion des navires de deux façons.In the current state of the art, solar cell panels provide good sunlight in the south of France, a power of 90 W m2G
It is therefore necessary to adapt this rather low power to the conditions of use for the propulsion of ships in two ways.
1) augmenter l'énergie reçue en multipliant la surface exposée. 1) increase the energy received by multiplying the exposed surface.
2) en adaptant les formes du navire à un rendement maxl- mum pour une vitesse et une puissance propulsive déterminée. 2) adapting the shapes of the ship to maximum efficiency for a given speed and propulsive power.
En effet une puissance aussi faible peut difficilement servir à la propulsion d'un bateau normal et conventionnel, sans prévoir des dispositions spéciales pour pouvoir disposer de grandes surfaces de panneaux et aussi, pour pouvoir accumuler l'énergie dans les moments de non fonctionnement, et ainsi pouvoir la restituer au moment où on en aura besoin. Indeed, such a low power can hardly be used for the propulsion of a normal and conventional boat, without providing special provisions to be able to have large areas of panels and also, to be able to accumulate energy in the moments of non-operation, and so be able to return when you need it.
En effet, on constate dans la plaisance, que les embarcations de pêche ou promenade ont un moteur qui fonctionne généralement peu au cours de la Journée puisque l'embarcation sert la plupart du temps à se rendre en un endroit peu éloigné du port, à y Jeter l'ancre pour y passer -les heures les plus agréables de la Journée > puis pour revenir au port, ou en Joindre un autre à courte distance, (petite croisière côtière). In pleasure boating, fishing boats or boardwalks have an engine that generally runs very little during the day since the boat is mostly used to get to a place not far from the harbor, to Anchor to spend the most enjoyable hours of the day and then return to the port, or to join another at short distance (small coastal cruise).
La faible puissance des batteries solaires actuelles ne permettrait pas un usage continu (de plus de 5 à 7 heures dans les meilleurs cas). C'est pourquoi il n'existe pas de tels bateaux actuellement. The low power of current solar batteries would not allow continuous use (more than 5 to 7 hours in the best cases). That's why there are no such boats now.
La présente invention est destinée à remédier 8 ces inconvénients pour permettre Justernent l'utilisa- tion pratique de l'énergie solaire à la propulsion des bateaux destinés à l'usage qui vient d'genre indiqué. The present invention is intended to overcome these disadvantages to allow the practical use of solar energy for the propulsion of boats intended for the use which has just been mentioned.
ExPosé de l'invention.EXPOSED OF THE INVENTION
Le bateau est caractérisé principalement par la combinaison a) d'une coque assurant le minimum de résistance à lavan- cement aussi bien dans les eaux calmes, que dans le clapot, et que suivant la charge, c'est-à-dire une coque ayant un coefficient de finesse maximum, une trainée minimum, un coefficient de pénétration important pour des vitesses de 3 à 7 noeuds, et roulant peu, grace à une grande stabilité de forme assurant un écoulement laminaire des filets d'eau pour la vitesse prévue, b) de panneaux captant énergie solaire pour la transror- mer en électricité, à surface la plus grande possible, répartis dans les superstructures du bateau à l'abri des proJections d'eau (autant que possible bien qu'il s'agisse de panneaux étanches). The boat is mainly characterized by the combination of a) a hull providing the minimum resistance to washing both in calm waters and in the chop, and that depending on the load, ie a hull having a maximum coefficient of fineness, a minimum drag, an important coefficient of penetration for speeds of 3 to 7 knots, and little rolling, thanks to a great stability of shape ensuring a laminar flow of water streams for the expected speed, (b) solar panels to transmit electricity to the largest possible area, distributed in the superstructure of the vessel away from water projections (as far as possible even though they are waterproof).
Les panneaux sont disposés sur la surface disponible du bateau, c'est-à-dire sur la plage avant et au-dessus du cockpit, du rouf ou du taud. Pour en augmenter la surface, on prévoit des panneaux supplémentaires superposables au repos au niveau des panneaux fixes sur la plage avant et sur le toit ou rouf et qui peuvent se déployer en marche et dans les moments où l'on veut capter le maximum d'énergie solaire, c'est-d-dire à l'arrêt, quand on veut recharger les batteries. The panels are arranged on the available surface of the boat, that is to say on the beach before and above the cockpit, the deckhouse or the awning. In order to increase the surface area, additional overlapping panels are provided at rest at the fixed panels on the front beach and on the roof or deckhouse and which can be deployed on the fly and at the moments when it is desired to capture the maximum of solar energy, that is to say when stopped, when you want to recharge the batteries.
Le repliage des panneaux supplémentaires peut se faire soit les uns sur les autres, à la manière d'un paravent, soit par coulissement les uns sous les autres à laide de glissières. The folding of the additional panels can be done either on top of each other, in the manner of a screen, or by sliding one under the other using slides.
Une solution élégante consiste à prévoir des panneaux fixes au niveau des passavants et de disposer des panneaux mobiles déployables articulés autour d'axes verticaux à l'avant du bateau, disposés dans des fentes sous les passavants et pouvant sldcarter latéralement à la manière des ailes d'avions à géométrie variable. An elegant solution consists in providing fixed panels at the level of the gangways and in having deployable movable panels articulated around vertical axes at the front of the boat, arranged in slots under the gangways and being able to offset laterally in the manner of the wings of the boat. aircraft with variable geometry.
Solution au problimej avantages et résultat Industriel
Les différentes dispositions permettent d'utiliser de grandes surraces de panneaux de cellules photovoltaïques et de pouvoir capter le maximum d'énergie. Cette énergie est stockée partiellement dans des batteries d'accumulateur d'où elle peut être puisée avec une intensité suffi
sante pour assurer la propulsion.Solution to the problemj benefits and industrial result
The various provisions allow to use large surraces of photovoltaic cell panels and to be able to capture the maximum energy. This energy is stored partially in accumulator batteries from which it can be drawn with sufficient intensity
to ensure propulsion.
Le déploiement des panneaux supplémentaires est possible quand on a de I'espace, ce qui nsest pas le cas dans les ports. Toutefois, dans ceux-ci, les panneaux fixes sont suffisants pour recharger la batterie puisque le bateau passe ltessentiel de son temps à l'amarrage à quai. Deployment of additional panels is possible when space is available, which is not the case in ports. However, in these, the fixed panels are sufficient to recharge the battery since the boat spends most of her time docking at the dock.
Le dispositif est applicable sur des bateaux de pêche et promenade de tailles diverses. Les coques utilisées sont conçues pour avoir le minimum de résistance à l'avance- ment et n'utilisent que des puissances réduites par rapport à la normale. Une solution élégante consiste à utiliser des multicoques : catamarans ou trimarans qui ont une grande stabilité de forme et une résistance minimum à l'avancement. The device is applicable on fishing boats and board of various sizes. The hulls used are designed to have the least amount of resistance to advance and use only reduced powers compared to normal. An elegant solution is to use multihulls: catamarans or trimarans that have a great stability of shape and a minimum resistance to the progress.
On peut aussi utiliser des bateaux avec coque classique mais' avec une proue qui fend l'eau et une poupe genre norvégien (canoe, "pointu", "pinasse", et...) pour assurer un écoulement laminaire de leau le long de la coque avec un minimum de remous et de vagues arrière. It is also possible to use boats with a classic hull but with a Norwegian-style bow and water stern (canoe, "pointed", "pinasse", and ...) to ensure a laminar flow of water along the water. the hull with a minimum of swirl and waves back.
Grâce au dispositif de l'invention, on fait déplacer un bateau à moteur avec une énergie gratuite et non polluante, le fonctionnement s'effectuant silencieusement de façon fiable et avec le maximum de propreté. Ce genre de bateau peut donc être utilisé non seulement en mer mais dans les eaux intérieures, sur des lacs de retenue d'eau potable, par exemple. Thanks to the device of the invention, a motor boat is moved with a free and non-polluting energy, the operation being carried out silently reliably and with maximum cleanliness. This kind of boat can therefore be used not only at sea but in inland waters, on drinking water retention lakes, for example.
L'invention sera mieux comprise à laide de la description Jointe qui en donne quelques exemples non limitatifs de réalisation pratique et qui sont illustrés par les dessins Joints. The invention will be better understood using the attached description which gives some non-limiting examples of practical realization and which are illustrated by the drawings Joints.
Brève description des figures. Brief description of the figures.
Dans lesdits dessins
La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de propulsion de bateau de l'invention.In said drawings
Figure 1 is a schematic overview of the boat propulsion device of the invention.
La figure 2 est une vue en élévation simpli- fiée d'un bateau monocoque utilisant les cellules photo voltaïques suivant l'invention. Figure 2 is a simplified elevational view of a monohull boat using photo voltaic cells according to the invention.
La figure 3 est une vue en plan du bateau reprd- sente à la figure 2 montrant comment les panneaux de cellules photovoltaiques peuvent se développer pour capter plus d'énergie. Figure 3 is a plan view of the boat shown in Figure 2 showing how photovoltaic cell panels can expand to capture more energy.
La figure 4 est une vue de profil d'un bateau catamaran suivant l'invention montrant, dans sa partie gauche, le développement de panneaux de cellules photovoltaïques par glissières horizontales et, dans sa partie droite, le développement de panneaux cellules photovoltaïques par ouverture des panneaux articulés autour d'un axe, à la manière d'un livre. FIG. 4 is a side view of a catamaran boat according to the invention showing, on its left side, the development of photovoltaic cell panels by horizontal slides and, in its right part, the development of photovoltaic cells panels by opening of panels articulated around an axis, like a book.
La figure 5 est une vue en plan d'un troisième type de bateau ayant des panneaux supplémentaires articulés autour d'axes verticaux à l'avant et s'écartant latérale- ment à la matière des ailes d'avions à géométrie variable. Figure 5 is a plan view of a third type of boat having additional panels hinged about vertical axes at the front and departing laterally from the wing material of variable geometry aircraft.
La figure 6 est une autre variante de panneaux repliés en accordéon ou paravent. Figure 6 is another variant of panels folded accordion or folding.
a figure 7 est une vue des panneaux de la figure 6 déployés pour capter l'énergie solaire. Figure 7 is a view of the panels of Figure 6 deployed to capture solar energy.
Description de quelques modes de réalisation0
Le principe du mode de propulsion des bateaux est représenté i la figure 1 où le soleil 1 insole par ses rayons 2 et 3 des panneaux de cellules photovoltaïques 4 et 5. Les panneaux 4 et 5 émettent un courant continu et leurs pôles négatifs sont reliés au conducteur 6 tandis que leurs pôles positifs sont reliés au conducteur 7. Des diodes séparatrices 8 > 9 respectivement entre les panneaux 4 et 5 et le conducteur 7, ont une fonction de valve pour
ne laisser passer le courant que dans un seul sens. Les conducteurs 6 et 7 sont relies à la batterie tampon 10 en passant par un contrôleur de charge ll dont la technique est suffisamment connue pour qu'on ne la décrive pas ici.Description of some embodiments0
The principle of the mode of propulsion of boats is shown in Figure 1 where the sun 1 insole by its spokes 2 and 3 photovoltaic cells panels 4 and 5. The panels 4 and 5 emit a direct current and their negative poles are connected to the conductor 6 while their positive poles are connected to the conductor 7. Separating diodes 8> 9 respectively between the panels 4 and 5 and the conductor 7, have a valve function for
let the current flow in one direction only. The conductors 6 and 7 are connected to the buffer battery 10 via a charge controller 11 whose technique is sufficiently known not to be described here.
Le courant émis par les panneaux 4 et 5 et/ou la batterie tampon 10 est appliqué par les conducteurs 6 et 12 au bottier de commande 13 qui module le courant continu et peut éventuel lement l'inverser dans les conducteurs 14 et 15 qui alimentent le moteur 16~actionnant l'hélice 17 à la vitesse et dans le sens voulus.The current emitted by the panels 4 and 5 and / or the buffer battery 10 is applied by the conductors 6 and 12 to the control cabinet 13 which modulates the direct current and may optionally reverse it in the conductors 14 and 15 which supply the power. 16 ~ motor actuating the propeller 17 at the speed and in the desired direction.
On indique ci-après une méthode d'approximation de la puissance fournie. The following is a method of approximating the power supplied.
Si le plan de pont s'inscrit dans un rectangle dont la surface est Longueur x largeur et que la surface du pont est "Sp" (pont) tandis que "Sr" (rectangle) est la surface du rectangle circonscrit - pour avoir le maximum de surface exposée Sp doit tendre vers Sr. Il semble que la limite pour les monocoques se situe vers 0,7 à 0,85 (d'où l'intérêt des multicoques genre catamaran ou trimaran). If the bridge plan fits into a rectangle whose area is Length x Width and the deck area is "Sp" (Bridge) while "Sr" (Rectangle) is the surface of the circumscribed rectangle - to have the maximum Sp exposed surface must tend towards Sr. It seems that the limit for monohulls is around 0.7 to 0.85 (hence the interest of catamaran or trimaran multihulls).
Sp = (0,7 à 0,85) de Sr.Sp = (0.7 to 0.85) of Sr.
- la surface moyenne disponible pour les panneaux est dans le rapport de
1/2 Surface du rectangle (Longueur x largeur du bateau) @ 2
Donc L x 1 : 2 = m2 de panneaux solaires
Puissance captée (en crète) = m2 x 90 W = P. captée.- the average surface area available for the panels is in the ratio of
1/2 Surface of the rectangle (Length x width of the boat) @ 2
So L x 1: 2 = m2 of solar panels
Captured power (in peak) = m2 x 90 W = P. picked up.
Puissance captée x rendement (0,50 à 0,60) = Puissance fournie à l'hélice, ou puissance propulsive.Captured power x efficiency (0.50 to 0.60) = Power supplied to the propeller, or propulsive power.
Exemple : un bateau de 10 m de long et de 3,60 m de large peut capter environ 10 m x 3,60 : 2 x 60 W = 1 kW,620 (puissance crète) puissance assez faible.Example: a boat 10 m long and 3.60 m wide can capture about 10 m x 3.60: 2 x 60 W = 1 kW, 620 (power crete) power quite low.
D'où l'intérêt du déploiement de la surface exposée.Hence the interest of the deployment of the exposed surface.
Le tableau ci-après indique les applications des "puissances solaires" à différentes tailles de bateau
The table below shows the applications of "solar powers" to different boat sizes
<tb> Longueur <SEP> à <SEP> Surface <SEP> de <SEP> Puissance <SEP> Vitesse <SEP> Dépla
<tb> la <SEP> flot- <SEP> panneaux <SEP> (crète) <SEP> cement
<tb> taison <SEP> solaires
<tb> <SEP> 6,10 <SEP> m <SEP> 7,50 <SEP> m2 <SEP> 675 <SEP> W <SEP> 4 <SEP> à <SEP> 5 <SEP> noeuds <SEP> 700 <SEP> à <SEP> 1000 <SEP> kg
<tb> 7,65 <SEP> m <SEP> 12,75 <SEP> m2 <SEP> 1147 <SEP> W <SEP> à <SEP> d <SEP> <SEP> 5 <SEP> noeuds <SEP> 800 <SEP> à <SEP> 1100 <SEP> kg
<tb> <SEP> 9,15 <SEP> m <SEP> 19 <SEP> m2 <SEP> 1710 <SEP> W <SEP> 5 <SEP> à <SEP> 5,5 <SEP> noeuds <SEP> 1T500 <SEP> à <SEP> 2T
<tb> 12,20 <SEP> m <SEP> 30 <SEP> m2 <SEP> 2700 <SEP> W <SEP> 5,5 <SEP> noeuds <SEP> 4T <SEP> à <SEP> 6T
<tb> 15,50 <SEP> m <SEP> 51 <SEP> m2 <SEP> 4567 <SEP> W <SEP> 5,6 <SEP> noeuds <SEP> 8T <SEP> à <SEP> 12T
<tb>
On indique ci-après des éléments relatifs à la coque.<tb> Length <SEP> to <SEP> Surface <SEP> of <SEP> Power <SEP> Speed <SEP> Displays
<tb> the <SEP> flot- <SEP> panels <SEP> (crete) <SEP> cement
<tb> solar <SEP> tillage
<tb><SEP> 6.10 <SEP> m <SEP> 7.50 <SEP> m2 <SEP> 675 <SEP> W <SEP> 4 <SEP> to <SEP> 5 <SEP> nodes <SEP> 700 <SEP> to <SEP> 1000 <SEP> kg
<tb> 7.65 <SEP> m <SEP> 12.75 <SEP> m2 <SEP> 1147 <SEP> W <SEP> to <SEP> d <SEP><SEP> 5 <SEP> nodes <SEP> 800 <SEP> to <SEP> 1100 <SEP> kg
<tb><SEP> 9.15 <SEP> m <SEP> 19 <SEP> m2 <SEP> 1710 <SEP> W <SEP> 5 <SEP> to <SEP> 5.5 <SEP> nodes <SEP> 1T500 <SEP> to <SEP> 2T
<tb> 12.20 <SEP> m <SEP> 30 <SEP> m2 <SEP> 2700 <SEP> W <SEP> 5.5 <SEP> nodes <SEP> 4T <SEP> to <SEP> 6T
<tb> 15.50 <SEP> m <SEP> 51 <SEP> m2 <SEP> 4567 <SEP> W <SEP> 5.6 <SEP> nodes <SEP> 8T <SEP> to <SEP> 12T
<Tb>
Hereinafter, elements relating to the hull are indicated.
Pour une meilleure coque il nous faut 1) un coefficient prismatique adapté à la vitesse désirée, 2) un coefficient de finesse maximum, 3) un coefficient de trainée minimum, 4) un faible tirant d'eau, 5) une surface mouillée la plus réduite possible, 6) des lignes d'eau tendues sur une carène miplate-mironde, 7) une longueur de flottaison maximum compatible avec la longueur totale désirée, 8) un plan de pont le plus large possible, 9) un maitre bau assez large aux épaulements de Bouchain bien marqués pour une stabilité transversale maximale, 10) la coque est dessinée et calculée pour une vitesse donnée, inférieure & la vitesse critique en déplacement. For a better hull we need 1) a prismatic coefficient adapted to the desired speed, 2) a maximum coefficient of fineness, 3) a minimum drag coefficient, 4) a shallow draft, 5) a wet surface the most reduced possible, 6) water lines stretched over a miplate-mirrored hull, 7) a maximum float length compatible with the desired total length, 8) a widest possible deck plan, 9) a wide enough master the well-marked Bouchain shoulders for maximum transverse stability, 10) the hull is designed and calculated for a given speed, less than the critical speed in displacement.
On indique ci-après les trois facteurs de résistance à l'avancement. The following three factors of resistance to progress are indicated below.
1) Le coefficient de vitesse "C" est le rapport de la vitesse
de flottaison sur la racine carrée de la longueur
1) The speed coefficient "C" is the ratio of the speed
flotation on the square root of the length
<tb> C <SEP> ~ <SEP> V <SEP> noeuds
<tb> <SEP> v <SEP> ,26
<tb>
C variera de 1,3 pour un petit bateau de 4 m à 0,8 pour un bateau de 15 mètres. Les valeurs optimales de C se trouvent dans le tableau ci-dessous.<tb> C <SEP> ~ <SEP> V <SEP> nodes
<tb><SEP> v <SEP>, 26
<Tb>
C will vary from 1.3 for a small boat of 4 m to 0.8 for a 15 meter boat. The optimal values of C are in the table below.
2) Le coefficient prismatique CP va déterminer la résistance minimum à ltavancement. (On retrouve par là les coefficients finesse/trainées ainsi que le rapport du tirant d'eau et la surface mouillée). Les valeurs optimales en fonction des vitesses- désirées optimales correspondantes sont résumées dans le tableau ci-dessous.
2) The prismatic coefficient CP will determine the minimum resistance to progress. (Here we find the finesse / drag coefficients and the ratio of the draft and the wet surface). The optimum values as a function of the corresponding optimal desired speeds are summarized in the table below.
<tb> Coefficient <SEP> de <SEP> Coefficient <SEP> Résistance <SEP> par
<tb> vitesse <SEP> prismatique <SEP> vagues <SEP> et <SEP> dépla
<SEP> cement
<tb> <SEP> C <SEP> CP <SEP> RW
<tb> (VL <SEP> x <SEP> 3,28 <SEP> x <SEP> C <SEP> = <SEP> Kg <SEP> (force) <SEP> par <SEP> tonne
<tb> <SEP> vitesse)
<tb> <SEP> 0,8 <SEP> 0,52 <SEP> 0 <SEP> kg <SEP> 680
<tb> <SEP> 1 <SEP> 0,55 <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> 360 <SEP> Force <SEP> par
<tb> <SEP> 1,1 <SEP> 0,57 <SEP> 2 <SEP> kg <SEP> 255 <SEP> tonne <SEP> de
<tb> <SEP> 1,2 <SEP> 0,585 <SEP> 5 <SEP> kg <SEP> 436 <SEP> déplacement
<tb> <SEP> 1,3 <SEP> 0,60 <SEP> 9 <SEP> kg
<tb> <tb><SEP> Coefficient of <SEP> Coefficient <SEP><SEP> Resistance by
<tb> speed <SEP> prismatic <SEP> waves <SEP> and <SEP> moved
<SEP> cement
<tb><SEP> C <SEP> CP <SEP> RW
<tb> (VL <SEP> x <SEP> 3.28 <SEP> x <SEP> C <SEP> = <SEP> Kg <SEP> (strength) <SEP> by <SEP> ton
<tb><SEP> speed)
<tb><SEP> 0.8 <SEP> 0.52 <SEP> 0 <SEP> kg <SEP> 680
<tb><SEP> 1 <SEP> 0.55 <SEP> 1 <SEP> kg <SEP> 360 <SEP> Strength <SEP> by
<tb><SEP> 1,1 <SEP> 0,57 <SEP> 2 <SEP> kg <SEP> 255 <SE>> ton <SEP> from
<tb><SEP> 1,2 <SEP> 0,585 <SEP> 5 <SEP> kg <SEP> 436 <SEP> displacement
<tb><SEP> 1.3 <SEP> 0.60 <SEP> 9 <SEP> kg
<Tb>
Multicoques : C > 1,3 à 1,6
0,50 < CP < 0,65
R Très inférieur au tableau 3) L'autre forme importante de résistance à l'avancement est la résistance de friction R.Multihulls: C> 1.3 to 1.6
0.50 <CP <0.65
R Very inferior to Table 3) The other important form of drag is R friction resistance.
Rf = surface mouillée x V1825
0,048
La surface mouillée exprimée en m2 = 1,45 x Vdéplacement tonnes x longueur à la flottaison x 3,28
La résistance à l'avancement est la somme des résistances = vagues et déplacement + friction. La puissance propulsive est égale à la résistance à l'avancement x la vitesse.Rf = wet surface x V1825
0.048
Wet area expressed in m2 = 1.45 x V displacement tonnes x length at the waterline x 3.28
The resistance to advancement is the sum of the resistances = waves and displacement + friction. The propulsive power is equal to the resistance to advancement x the speed.
On est donc à même, maintenant9 de calculer la puissance nécessaire à faire marcher le bateau en fonction de l'énergie solaire reçue. We are therefore able, now9, to calculate the power required to operate the boat according to the solar energy received.
Exemple de calcul (1)
Un catamaran de 4,70 m hors tout, de 4,20 m de flottaison, de 75Q kg de déplacement, pour une vitesse de 5 noeuds.Calculation example (1)
A catamaran 4.70 m overall, 4.20 m buoyancy, 75Q kg displacement, for a speed of 5 knots.
Quelle puissance propulsive et pratique nécessite-t-il ? (N rendement global 0,55). C = 1,3 ce qui donne Rw = 9 kg par tonne 1) Résistance Rw : 9 kg par tonne - ici 9 x 0,75 = 6,3 kg
: 6,3 x Vitesse 5 noeuds = 31,5 kg.What propulsive and practical power does it require? (N overall yield 0.55). C = 1.3 which gives Rw = 9 kg per ton 1) Resistance Rw: 9 kg per ton - here 9 x 0.75 = 6.3 kg
: 6.3 x Speed 5 knots = 31.5 kg.
2) Résistance friction Rf :
Surface mouillée en
= 4,66 m2
Rf = = V1,825 x surface mouillée : 100
= 51,825 x 4,65 : 20,5 = 4,29 kg 3) Résistance totale = Rw + Rf = 34,05 + 4,29 = 38,34 kg 4) Equivalence en Watts :@38,34 x 4,98 = 191 W (puissance propulsive) .5) Puissance solaire requise = Puissance propulsive : p
(rendements) (ici 0,55)
= 191 w : 0,55 = 348 soit 350 W environ 6) Si 1m2 de panneaux fournit en crète 90 W, il faudra 350 W : 90 W = 3,86 m2 soit environ 4 m2 de panneaux solaires (soit par exemple 12 panneaux de 1,20 m x 0,30 m).2) Friction resistance Rf:
Wet surface in
= 4.66 m2
Rf = = V1,825 x wet surface: 100
= 51.825 x 4.65: 20.5 = 4.29 kg 3) Total resistance = Rw + Rf = 34.05 + 4.29 = 38.34 kg 4) Equivalence in Watts: @ 38.34 x 4.98 = 191 W (propulsive power) .5) Solar power required = Propulsive power: p
(yields) (here 0.55)
= 191 w: 0.55 = 348 or about 350 W 6) If 1m2 of panels provides 90 W crest, it will require 350 W: 90 W = 3.86 m2 or about 4 m2 of solar panels (ie for example 12 panels of 1.20 mx 0.30 m).
Exemple de calcul (2)
Il s'agit ici d'un monocoque de 4,80 m hors tout, 4,20 m à la flottaison, d'un déplacement de 720 kg pour une vitesse de 4, 5 noeuds.Calculation example (2)
This is a monohull 4.80 m overall, 4.20 m at the waterline, a displacement of 720 kg for a speed of 4, 5 knots.
C = 1,2 pour 4 noeuds,5 et R = 5,44 kg par tonne 1) Rw = 5,44 kg par tonne donc ici 5,44 : 0,720 = 3,92 kg
= 3,92 x 4,5 noeuds = 17,65 kg 2) Rf - Surface mouillée = 1,45 x 0,72 x 4,2 x 3,28 = 4,58 m2
= 4,51,825 x 4,58 : 20,5 = 3,47 kg 3) R. Totale = 17,65 + 3,47 = 21,12 kg 4) Equivalence en watts : 21,12 x 4,98 t 105,18 W puissance propulsive soit 106 W environ 5) Puissance solaire requise (rendements 0,50) 106 W 0,5 = 212 watts 6) Surface de panneaux solaires 212 W : 90 = 2,35 a (soit par exemple 8 panneaux de 1,20 m x 0,30) soit 2,50 m2. C = 1.2 for 4 knots, 5 and R = 5.44 kg per ton 1) Rw = 5.44 kg per tonne so here 5.44: 0.720 = 3.92 kg
= 3.92 x 4.5 knots = 17.65 kg 2) Rf - Wet area = 1.45 x 0.72 x 4.2 x 3.28 = 4.58 m2
= 4.51.825 x 4.58: 20.5 = 3.47 kg 3) R. Total = 17.65 + 3.47 = 21.12 kg 4) Equivalence in watts: 21.12 x 4.98 t 105 , 18 W propulsive power or about 106 W 5) Solar power required (0.50 yields) 106 W 0.5 = 212 watts 6) Solar panel area 212 W: 90 = 2.35 a (ie, for example 8 panels of 1.20 mx 0.30) is 2.50 m2.
On voit ici que pour passer de 4 noeuds 5à 5 noeuds, il faut passer de 2,50 m2 à 4 m2 de panneaux solaires et encore avec un catamaran. La surface de batterie solaire doit donc etre importante. We see here that to go from 4 knots 5 to 5 knots, we must go from 2.50 m2 to 4 m2 of solar panels and again with a catamaran. The solar battery surface must therefore be important.
En se reportant à la figure 2, on voit que le bateau monocoque 18 a son avant-pont 19 recouvert de panneaux de batteries solaires 20, tandis que le toit ou rouf 21, à l'arrière du pare-brise 22, est recouvert d'autres panneaux de batteries solaires 23. Referring to FIG. 2, it can be seen that the monohull boat 18 has its front deck 19 covered with solar battery panels 20, whereas the roof or deckhouse 21, at the rear of the windshield 22, is covered with other solar battery panels 23.
A la figure 3, on a représenté une série de panneaux de batteries solaires 20 et 23 qui se déploient autour d'axes tels que 24 pour s'ouvrir à la manière d'un livre. In Figure 3, there is shown a series of solar battery panels 20 and 23 which are deployed around axes such as 24 to open in the manner of a book.
Dans la partie droite de la figure 4, on a représenté de tels panneaux 25, 26, 27, 28 qui s'ouvrent pivotant autour d'axes 29, 30 suivant les flèches 31, 32. In the right part of Figure 4, there is shown such panels 25, 26, 27, 28 which open pivoting about axes 29, 30 according to the arrows 31, 32.
Dans la partie gauche de la même figure, les panneaux 33, 34 peuvent s'escamoter sous les panneaux 35, 36 ou glisser vers l'extérieur, dans le sens des flèches 37, 38e Cette même figure 4 représente un bateau de type catamaran dont on reconnaît les deux coques 39, 40.In the left part of the same figure, the panels 33, 34 can retract under the panels 35, 36 or slide outwards, in the direction of the arrows 37, 38e This same figure 4 represents a catamaran-type boat of which we recognize the two hulls 39, 40.
A la figure 5, on a représenté un bateau en plan avec un rouf 41 derrière le pare-brise 42 et qui est garni de cellules photovoltaïques sur les passavants 43, 44. Des panneaux supplémentaires escamotables 45, 46, qui peuvent se glisser sous les passavants 43, 44, sont articulés à l'avant en 47, 48 et peuvent prendre les positions qui ont été représentées en traits pleins en 46 ou en traits pointillés en 45. In Figure 5, there is shown a boat in plan with a deckhouse 41 behind the windshield 42 and which is lined with photovoltaic cells on the gangways 43, 44. Additional panels retractable 45, 46, which can slip under the Passways 43, 44 are hinged at the front at 47, 48 and can take the positions which have been shown in solid lines at 46 or dashed lines at 45.
Le système d'articulation des panneaux photovoltaïques peut varier sans sortir du cadre de l'invention. The articulation system of the photovoltaic panels can vary without departing from the scope of the invention.
A la figure 4, on a représenté un système de déploiement dans la partie droite et de coulissement dans la partie gauche. A la figure 5 on a représenté un sys terne d'escamotage par articulation. A la figure 6 on a représenté une série de panneaux 49 à 53 qui sont reliés par des charnières verrouillables telles que 54 à 57 pour que, déployées, ils prennent la position représentée à la figure 7. In Figure 4, there is shown a deployment system in the right part and sliding in the left part. In Figure 5 there is shown a hinge retraction system. In Figure 6 there is shown a series of panels 49 to 53 which are connected by lockable hinges such as 54 to 57 so that, deployed, they take the position shown in Figure 7.
On a vu qu'un panneau de cellules photovol taiques de 1 m2 pouvait, dans un ensoleillement favorable, comme celui qui existe dans le sud de la France, produire une puissance de 90 W. En réalité, avec les rendements de stockage de l'énergie dans la batterie 13, le rendement du moteur, et autres rendements mécaniques, un panneau d'un m2 permet de disposer de 65 W et d'une énergie d'environ 450 W/h par Jour. Cela correspond à une utilisation de 450 W pendant une heure ou 45 W pendant dix heures par m2 de panneaux de cellules photovoltaïques et avec une batterie 13 de capacité appropriée. We have seen that a panel of photovoltaic cells of 1 m2 could, in a favorable sunlight, like that which exists in the south of France, produce a power of 90 W. In reality, with the storage efficiencies of the energy in the battery 13, the efficiency of the engine, and other mechanical efficiencies, a panel of one m2 allows to have 65 W and an energy of about 450 W / h per Day. This corresponds to a use of 450 W for one hour or 45 W for ten hours per m2 of photovoltaic cell panels and with a battery 13 of appropriate capacity.
On peut aussi utiliser des dispositifs flottants consommant beaucoup moins d'énergie, comme les bateaux apparentés aux planches à voile mais, sans voile. Dans ce cas, pour une vitesse de 4 à 6 noeuds, la puissance nécessaire n'est que de 95 W et > alors, il ne sera pas nécessaire de prévoir de batterie tampon puisque des panneaux dXune surface de 2 à 3 m2 seront suffisants. Floating devices that consume much less energy, such as windsurfing boats but without a sail, can also be used. In this case, for a speed of 4 to 6 knots, the power required is only 95 W and> then, it will not be necessary to provide a buffer battery since panels with an area of 2 to 3 m2 will be sufficient.
Naturellement, les études hydrodynamiques des bateaux devront être poussées pour réduire au maximum la résistance à l'avancement. Dans le cas d'un monocoque, la coque doit avoir des formes rondes pour assurer un meilleur passage dans l'eau avec un coefficient de traînée inférieur à une coque à bouchains. On choisit une coque relativement large au martre bau et aux épaulements de bouchain bien arqués qui apportent une grande stabilité transversale. Les lignes d'entrée d'eau à lavant sont les plus fines possibles afin de fendre le clapot sans taper sur les vagues. On prévoit un franc bord généreux à l'avant et une étrave fine pour éviter des chocs dans l'eau. La poupe a une forme norvégienne pour assurer un meilleur écoulement du filet d'eau avec une traînée mini- mum. Naturally, the hydrodynamic studies of the boats will have to be pushed to reduce as much as possible the resistance to the advancement. In the case of a monohull, the hull must have round shapes to ensure a better passage in the water with a coefficient of drag lower than a hull with chines. A relatively broad hull is selected from the marten bau and well-arched bouchain shoulders that provide great transverse stability. The water inlet lines at the front are as thin as possible to crack the chop without kicking the waves. A generous freeboard at the front and a fine bow are expected to prevent shocks in the water. The stern has a Norwegian shape to ensure better flow of the water net with minimal drag.
I1 va de soi que, la surface des modules de cellules photovoltaïques dépend de l'utilisation que l'on veut faire du bateau, des capacités de batterie à charger et de la puissance que l'on veut obtenir en tenant compte de la taille du bateau. It goes without saying that the surface of the photovoltaic cell modules depends on the use to be made of the boat, the battery capacities to be charged and the power that one wants to obtain, taking into account the size of the battery. boat.
Les performances pourront vraisemblablement être améliorées parallèlement à l'amélioration du rendement des cellules photovoltaïques. Performance will likely be improved in parallel with improving the efficiency of photovoltaic cells.
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