CA2203937A1 - Le convertisseur force, deplacement/couple - Google Patents
Le convertisseur force, deplacement/coupleInfo
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Abstract
Dans la technique actuelle, une force de traction ou de sustentation (portance) est obtenue par interaction avec le milieu environnant (hélice, rotor à pales, aile, dislocation d'un volume de fluide) ou avec un support (roue motrice, roue), ou par réaction avec ou sans perte de m asse (moteur fusée ou aéroréacteur). Le dispositif qui fait l'objet de la présente demande de breve t, dénommé "convertisseur force, déplacement / couple", permet l'obtention d'une force de t raction ou de sustentation (portance) dans un mode inertiel. Le convertisseur force, déplaceme nt / couple attribue un vecteur force au mobile sur lequel il est installé, sans interactionner avec le milieu environnant dans lequel ou avec le support sur lequel se trouve le mobile et sans utiliser l 'effet de réaction avec la possible perte de masse afférente. Le vecteur force devient ainsi un attribut ca ractéristique du convertisseur force, déplacement / couple et du mobile sur lequel celui-ci est i nstallé. Ce vecteur force est indépendant du milieu dans lequel ou du support sur lequel le mobile e t le convertisseur se trouvent.
Description
le Convertisseur Force, Deplacement I Couple Auteur: Dan Anghel MÉMOIRE DESCRIPTIF
Ce document contient 44 pages:
- Memoire descriptif: 23 pages, de 1 à 23 ~nnÇxps 19 pages, de 24 à 42 - Revendications: 2 pages, 43 et 44 Avril 1997 ¦ }e C~ ~.1 Force, ~)'p! - 1~ / Couple ~ r - ¦ Auteur~ Dan Anghel ~ page 1 de 44 MÉMOIRE DESCRIPIIF
La pré~nte invention se rapporte à un dispositif dcnullllllé "convertis~ur force, d.,pl~c~ / couple" qui produit une force de traction ou de ~ ji/;"~ ~pol~ce) comme un attribut caractéristique du ~ positif Dans la technique actuelle, une force de traction ou de ~I! t ~ if~ (po~ ce) peut etre obtenue en deux modes:
a) par interaction avec le milieu cnvi~ l dans lequel évolue ou avec le suppo~t sur lequel ~
-- déplace le mobile, et b~ par réaction avec ou sans perte de masse.
Ies deux modes plesen~ des débd~ ,~,es.
Dans le l-~lb~ll terrestre, la valeur de }a force de traction qui produit le m~,u~lnenl du mobile, de meme que la stabilité du mobile sur sa llnj~ e~ ne d~.ldel~t pas seulement des c~ ~ du mobile. En grande mesure, elles df~ lul~i.l de l'i-.t~ ;lion du mobile avec le support (sol, .~ ée, rail de chemin de fer, etc.) sur lequel il se déplace par l'adhérence entre les roues motrices (pour la traction) et les roues en général (pour la stabilité) et le support. Or l'adhérence est une caractéristique de 1' r~Lion des surfaces de la roue et du support en contact et elle est variable en fonction de l'usure, des pre~;ipi~ , etc., en général dans un mode aléatoire. Peuvent aussi app~ des phello"lelles de ~gr~1qtion du support, par eA~mple l'utilisation des tr~rte~ agticoles dans un terrain humide aura cornme co~7.~l~ e la d~la~l~Lion de la c~lh~ n du sol. Un autre dé~v~llage est la n~ce~ite de l'utilisation de la boîte de vitesses pour assurer le dc-rr~qin~ optimal de fonctivll~ ,nl du moteur thermique d'~ ;.. n.. l ind~ .1 de la vitesse de déplacement du mobile.
Dans le ~ aérien, la force de ~ ion ~,t~ce) est produite par l'i.ltel~.;lion entre les ailes de l'avion ou les pales du rotor de l~élicoptère et l'air ambiant. Dans le cas de l'avion la pol~-ce peut etre obtenue se-llement en IllOu~,nl~l}l.Ld densité de l'. ir étant réduite, les ailes de l'avion sont des or~anes de grande sutface et par cul~qu~ e, pour des raisons de r~istqnce mécanique, de sec~on ~ dlc applé~iable. Vaincre la r~i~qn~ à l'a~ .ce...en1 des ailes, de la derive et des stabilisateurs impose une c~,l~"~l"d~ion énergétique appréciaUe durant le vol. Pendant les m~ m~.nt~ critiques du point de vue de la s~écurité - le dccolla~ et ¦ le C~ er- Force, D~tl'r I /Couple ¦ r~r . ~ d~.;"til ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 2 de 44 ¦
I'atterrissage, il est nécessaire que la vitesse de l'avion soit la plus réduite possible et pour réaliser la portance nécessaire on doit utiliser des dispositifs de hypr~xl~x~ ion pour modifier le profil de l'aile, donc des complications constructives. Dans le cas de l'hélicoptère, meme pour le maintien dans une position stationnaire, donc théoriquement sans consommation d'énergie, on a une consommation énergétique appréciable parce qu'il faut vaincre la résistance à l'avance-ment des pales et mettre en mouvement des gros volumes d'air.
Dans le transport spatial (extra-atmosphérique), la force de propulsion est produite par réaction avec perte de masse utilisant les gaz éjectés par le moteur fusée. Une partie im~~ e de la masse initiale du véhicule spatial, jusqu'à 90%, sera utilisée par éjection pour atteindre la vitesse nécessaire par la charge utile. Dans le cas du moteur fusée thermochimique, les gaz éjectés sont le résultat final de la réaction chimique ca 1,~-1 - con.b~alll, donc des porteurs d'énergie et ils ne sont pas une charge supplement~ire transportée avec l'unique role d'être éjectée. Dans le cas du moteur fusée therrnoatomique, lequel représente l'étape suivante de développement du moteur fusée, devient inévitable le ll~.l, par le véhicule spatial, de la matière dont l'unique role sera l'éjection après son échauffement dans le réacteur nucléaire.
Étant donné que les vitesses d'éjection des gaz des moteurs fusée thermochimique et thermo-atomique sont comparables et tenant compte de la masse appréciable du réacteur nucléaire, cette voie de développement ne peut conduire à des résultats en progrès révolutionnaire par rapport à
la situation actuelle malgré la densité énergétique énorme des combustibles nucléaires. Un autre désavantage du mode actuel de conception du transport spatial est l'~xi~ten~e de l'impondérabili-té au bord du véhicule spatial sur une grande partie de la durée de vol. Ce fait peut avoir des effets néfastes sur la santé de l'équipage humain.
Pour éviter ces inconvénients, je suis arrivé à la conclusion qu'il est nécessaire que le vecteur force soit lié au dispositif qui le produit. En mécanique théorique les seules forces de ce type sont les pseudo-forces ou les forces d'inertie. Elles se n.~.irexlen~ au changement de l'état de mouvement ou de repos d'un corps et elles sont toujours proportionnelles avec sa masse. J'ai considéré comme étant intéressante pour utilisation une des n.~i~lalions des forces d'inerlie -la force centrifuge, force qu'on doit compenser pour pouvoir réaliser les mouvements curvi-lignes. Cette force agit dans la direction de la normale à la courbe, dans le sens opposé à la position du centre de courbure et tend inscrire le corps en mouvement sur la trajectoire de la tangente à la courbe. En réalité cette force centrifuge est apparente, le corps en mouvement tente, dans chaque point de sa trajectoire curviligne, continuer son mouvement dans la direction du vecteur vitesse, donc tangent à la courbe, à cause de l'inertie. Pour continuer le mouvement sur la courbe est nécessaire l'intervention d'une force agissant dans la direction de la normale vers le centre de courbure, dénommée force cel.llipele. Cette force produit, dans chaque point de la courbe, le déplacement infinitésimal du corps de la tangente à la courbe sur la courbe, avec une accélération dénl-mm~e accélération normale ayant la direction et le sens de la force centripète. La valeur absolue (le module) de l'accélération normale est donnée par le rapport entre le carré du module de la vitesse et le module du rayon de courbure.
Pour provoquer la manifestation des forces d'inertie, il est nécessaire que le mobile qui se meut sous leur action contienne sous la forme d'un stator la matérialisation de la courbe sur laquelle puisse se déplacer le corps dont on désire utiliser l'inertie. Cette courbe doit etre une courbe fermée qui doit etre palcoul-le continuellement par le corps en mouvement. Pour éviter , ¦ le C. ~ Force, D.p! - /Coople ~ descriptif ¦
Auteor: Dan Anghel ¦ page 3 de 44 les cl~.~~ nt~ l~l~u~ de direction, cette courbe doit être convexe vue de l/~A~ ul, avec d'autres mots que les centres de coull,ul~ c~ ~n~ s à chaque point de la courbe doivent se trourer du même coté de la courbe durant son pal~oul~
La courbe fermée, conveAe vue de l'eA~ ~ de la surface ~ itnil~ par elle, la plus facile a réali~r d p d v technologique, est le cercle et la m~téri~ ~tion de la courbe sera un stator de section l.a-~ .~le citculaire Les corps en Illou~ellh,lll sur la courbe, cotps dont on désire utiliser l'inertie, seront des n~ulea.~A cylin~riqnes qui roulent sur la surface intp~iellre du stator ~'e~ . ble c~ ~ par le stator et les rouleaux formera le d;~ ;r d~ m,~, convertisseur force, déplacemelll / couple On peut considérer que durant le l-~ollv~ ,nl sur la courbe, le rouleau est soumis à une action - la force f~nlliruge et à une ~éaction - la force ce.-l~ La force de traction ou de ~ ~jt. ~ ion ~po-l~n~e) développee par le convertisseur force, ~ f ~ . 1 / couple installé sur un mobile va l~pr~ l'action, donc la force ce.llliruge Les forces oppo~es à la traction seront l'inertie du mobile, la force de friction et la ~ fe à l'avalhe~ nl opposée par le fluide dans lequel se déplace le mobile et elles lcpl~s~,l-len~ -l pour le cun~e,li~;eul la réaction, donc la force cel-l ipc~. A la force de ~ ion (po.~lce) s'oppose le poids du mobile ou le poids et l'inertie du mobile ~nfiion avec vitesse accélérée), qui rcp~ elullt la réaction - la force ce ~ h.
Les éléments plill~ipa~ du d;~,~ilir ~lel~ cunvclli~eul force, dépl~ er.
couple présenté dans la figure 1 sont:
- le stator ~1) de section l.~ ale ~ ;ulaile;
- le rotor (2) composé de deux brides ~2.2) assemblées sur l'axe du rotor (2.1). Les brides sont réalisées avec fentes radiales (2.3) munies de glissières (2.4);
- les rouleaux cylindnqll~s (3) (I'a~e du rouleau - 3. l) qui roulent sur la surface intérieure du stator. Les rouleaux ~ "c.-l dans des paliers (3.2) installés dans les patins (3.33 qui glissent raclial~r.~int sur les glissières des brides.
On n'a pas l~,p~f~ u~p. les ressorts de rappel, qui agissant sur les patins obligent les rouleaux a ~..Aill~ ir un contact ~IIl~ l avec la surface intérieure du stator, pour éviter les chocs de contact au d~ .L~ee du ll;xL~nxilir Le mode de fixage du col~ ul sur le mobile, le système d'e.~ dl~ ~roues dentées, courroie, etc.) et le support du rotor (paliers, etc.) seront r~solus par des ~ es m~c~n~ es c~ u~ Pour réduire les pertes par ventilation, le cul~,e-~u~ sera fermé dans un boitier sous vacuum ce qui impose la résolution des problèmes d'étanchéité et de lubrifica-tion des paliers et des g~ s On n,.naL~ue l'exctnlJici~ de l'axe du rotor ~le point O) par rapport à l'axe du statûr (le point O'~. Cette exc~nl~ , dont la ~ d~ est le segment OO', est la c~T~cteri~tique qui cl~le....;..e le fonctionnement du con~ i~ul force, d~pl7~c~ nt / couple, donc la production d'une force de traction ou de ~ n ~ Ce).
-¦ le C ~ Force, Dep' . ' i Couple ~ descripfff ¦
~-- I Auteur: Dan Anghel I . page 5 de 44 ¦
Par la rotation du rotor, les rouleaux sont en~ ~ et obligés à rouler sur la surface ...lélieule du stator. A cause de l'excentncité, la distance entre le centre de rotation O et le cercle le~ t~ la surface intPri~nre du stator est variable. Donc, les IvuleawL exécuteront aussi un mouvement radial de rapproc~..l~nl ou d'éloi~ ,f l-l du centre de rotation O. Ce déplacement radial des rouleaux est permis par les patins qui glissent sur les glissières. La variation de la distance entre le centre de rotation et la position occupée par le rouleau a comme con~équence une variation de la vitesse avec laquelle le rouleau se déplace sur la courbe. Étant donné que le cercle sur lequel se déplace le rouleau a m rayon de courbure c--n~tant, la variation de la vitesse de dép1 ~em~nt sur le cercle produit la variation de la force centrifuge et de l'accélération normale. La relation entre la force eentrifuge et l'accélération normale est:
Fc=-m~an (1) où: Fc - la force c~ iÇuge m - la masse du rouleau an - I'accélération normale Étant donné que le rouleau peut se déplacer librement en direction radiale, la force centrifuge exercée sur lui sera l.;~ ...;se au stator et donc au mobile sur lequel le convertisseur est fixé.
Pour l'analyse du mouvement des rouleaux sur le stator et des forces qui ~ JAi~ l on fait les SUiVdlll~ notations:
M - la masse du mobile m - la masse du rouleau, patins inclus ~m<<M) Rs - le rayon intérieur du stator (2Rs=Ds) Rr - le rayon du rouleau (2Rr~Dr) R=Rs-Rr - le rayon du cercle sur lequel se déplace le centre du rouleau - la vitesse ~-~ulaile (=const.) du m~u~,e~ t du centre du rouleau par rapport au cen~ de rotation (I'axe du rotor- le point O) e - I'eY~.o.ntricite = la distance entre l'axe du rotor et l'axe du stator (le segment OO~
On fait l'analyse du mouvement sur le cercle de rayon R ayant le centre O' dans l'axe du stator. L'origine du système de cou~k.~ e~ cart~-ci~nnes re~tan~l~ires on la f~e dans l'axe du rotor O. On analyse le mouvement du centre d'un seul rouleau (le point m) sur le cercle de y a~, .. - n rayon R. Ces cl~m~l~ sont pl~se--lés dans la figure 2. Le m.,uv~lllel-t se fait dans le sens ~L~ trigonometrique (~r~tihnr~ire) en pa~nt de l'axe ~am des ab~i~ où les points m et A se confon-/~X \ dent. Les angles mar~ués sur la figure ont la o~t ~ /R ~ suivante signific~tion:
,~ ,,~ -~t - (~*t) I'angle décrit par le rayon vecteur ~' T ' R 'A Om pendant le d~placell~l-l du point m -a - I'angle au centre décrit sur le cercle de rayon R par le déplacement du point m -B - I'angle entre le rayon vecteur Om et le rayon O'm du cercle pour une position quelconque du point m sur le cercle de _ FlgUre 2 rayon R
.t~ .. ~ Force, D.p'll /Coup}e ~ de~.~ f -i Auteur: Dan Anghel I .page 6 de 44 Dans le triangle OO'm on peut écrire les relations:
-entre les angles: ~t+~=a ( 2 ) . . sin~t sin~
-la lol des smus: ~2 e ~ 3 ) Donc: sin~= R*sin~t=~*sin~t (4) Où: c=e/R estl'~ re~tive (5) Donc: ~=arcsin(c*sin~t) (6) Les équations l~a-a~ iques du cercle de rayon R ayant le centre en O' sont:
x=e+R*cos[~t+arcsin(~*sin~t)] ~7a) y=R*sinl~t+arcsin(6*sin~t)] (7b) Les vitesses sont:
dx R* *~1+ 6*cos~t ¦*sin~t+arcsin(~*sin~t)](8a) dt ~ 2*sin2~t dy ~ ~*cos~t l*cos[~t+arcsin(~*sin~t)] (8b) dt L ~l-62*sin2~t~
Le carré du module de la vitesse est:
=vx2+vy2=R2*~2*~1+ ~*cos~t ]2 ll-62$sin2~)t Le module de l'accélération normale est:
lanl=l~=R*~2*[1+ 6*Cos~l)t ~2 (10)
Ce document contient 44 pages:
- Memoire descriptif: 23 pages, de 1 à 23 ~nnÇxps 19 pages, de 24 à 42 - Revendications: 2 pages, 43 et 44 Avril 1997 ¦ }e C~ ~.1 Force, ~)'p! - 1~ / Couple ~ r - ¦ Auteur~ Dan Anghel ~ page 1 de 44 MÉMOIRE DESCRIPIIF
La pré~nte invention se rapporte à un dispositif dcnullllllé "convertis~ur force, d.,pl~c~ / couple" qui produit une force de traction ou de ~ ji/;"~ ~pol~ce) comme un attribut caractéristique du ~ positif Dans la technique actuelle, une force de traction ou de ~I! t ~ if~ (po~ ce) peut etre obtenue en deux modes:
a) par interaction avec le milieu cnvi~ l dans lequel évolue ou avec le suppo~t sur lequel ~
-- déplace le mobile, et b~ par réaction avec ou sans perte de masse.
Ies deux modes plesen~ des débd~ ,~,es.
Dans le l-~lb~ll terrestre, la valeur de }a force de traction qui produit le m~,u~lnenl du mobile, de meme que la stabilité du mobile sur sa llnj~ e~ ne d~.ldel~t pas seulement des c~ ~ du mobile. En grande mesure, elles df~ lul~i.l de l'i-.t~ ;lion du mobile avec le support (sol, .~ ée, rail de chemin de fer, etc.) sur lequel il se déplace par l'adhérence entre les roues motrices (pour la traction) et les roues en général (pour la stabilité) et le support. Or l'adhérence est une caractéristique de 1' r~Lion des surfaces de la roue et du support en contact et elle est variable en fonction de l'usure, des pre~;ipi~ , etc., en général dans un mode aléatoire. Peuvent aussi app~ des phello"lelles de ~gr~1qtion du support, par eA~mple l'utilisation des tr~rte~ agticoles dans un terrain humide aura cornme co~7.~l~ e la d~la~l~Lion de la c~lh~ n du sol. Un autre dé~v~llage est la n~ce~ite de l'utilisation de la boîte de vitesses pour assurer le dc-rr~qin~ optimal de fonctivll~ ,nl du moteur thermique d'~ ;.. n.. l ind~ .1 de la vitesse de déplacement du mobile.
Dans le ~ aérien, la force de ~ ion ~,t~ce) est produite par l'i.ltel~.;lion entre les ailes de l'avion ou les pales du rotor de l~élicoptère et l'air ambiant. Dans le cas de l'avion la pol~-ce peut etre obtenue se-llement en IllOu~,nl~l}l.Ld densité de l'. ir étant réduite, les ailes de l'avion sont des or~anes de grande sutface et par cul~qu~ e, pour des raisons de r~istqnce mécanique, de sec~on ~ dlc applé~iable. Vaincre la r~i~qn~ à l'a~ .ce...en1 des ailes, de la derive et des stabilisateurs impose une c~,l~"~l"d~ion énergétique appréciaUe durant le vol. Pendant les m~ m~.nt~ critiques du point de vue de la s~écurité - le dccolla~ et ¦ le C~ er- Force, D~tl'r I /Couple ¦ r~r . ~ d~.;"til ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 2 de 44 ¦
I'atterrissage, il est nécessaire que la vitesse de l'avion soit la plus réduite possible et pour réaliser la portance nécessaire on doit utiliser des dispositifs de hypr~xl~x~ ion pour modifier le profil de l'aile, donc des complications constructives. Dans le cas de l'hélicoptère, meme pour le maintien dans une position stationnaire, donc théoriquement sans consommation d'énergie, on a une consommation énergétique appréciable parce qu'il faut vaincre la résistance à l'avance-ment des pales et mettre en mouvement des gros volumes d'air.
Dans le transport spatial (extra-atmosphérique), la force de propulsion est produite par réaction avec perte de masse utilisant les gaz éjectés par le moteur fusée. Une partie im~~ e de la masse initiale du véhicule spatial, jusqu'à 90%, sera utilisée par éjection pour atteindre la vitesse nécessaire par la charge utile. Dans le cas du moteur fusée thermochimique, les gaz éjectés sont le résultat final de la réaction chimique ca 1,~-1 - con.b~alll, donc des porteurs d'énergie et ils ne sont pas une charge supplement~ire transportée avec l'unique role d'être éjectée. Dans le cas du moteur fusée therrnoatomique, lequel représente l'étape suivante de développement du moteur fusée, devient inévitable le ll~.l, par le véhicule spatial, de la matière dont l'unique role sera l'éjection après son échauffement dans le réacteur nucléaire.
Étant donné que les vitesses d'éjection des gaz des moteurs fusée thermochimique et thermo-atomique sont comparables et tenant compte de la masse appréciable du réacteur nucléaire, cette voie de développement ne peut conduire à des résultats en progrès révolutionnaire par rapport à
la situation actuelle malgré la densité énergétique énorme des combustibles nucléaires. Un autre désavantage du mode actuel de conception du transport spatial est l'~xi~ten~e de l'impondérabili-té au bord du véhicule spatial sur une grande partie de la durée de vol. Ce fait peut avoir des effets néfastes sur la santé de l'équipage humain.
Pour éviter ces inconvénients, je suis arrivé à la conclusion qu'il est nécessaire que le vecteur force soit lié au dispositif qui le produit. En mécanique théorique les seules forces de ce type sont les pseudo-forces ou les forces d'inertie. Elles se n.~.irexlen~ au changement de l'état de mouvement ou de repos d'un corps et elles sont toujours proportionnelles avec sa masse. J'ai considéré comme étant intéressante pour utilisation une des n.~i~lalions des forces d'inerlie -la force centrifuge, force qu'on doit compenser pour pouvoir réaliser les mouvements curvi-lignes. Cette force agit dans la direction de la normale à la courbe, dans le sens opposé à la position du centre de courbure et tend inscrire le corps en mouvement sur la trajectoire de la tangente à la courbe. En réalité cette force centrifuge est apparente, le corps en mouvement tente, dans chaque point de sa trajectoire curviligne, continuer son mouvement dans la direction du vecteur vitesse, donc tangent à la courbe, à cause de l'inertie. Pour continuer le mouvement sur la courbe est nécessaire l'intervention d'une force agissant dans la direction de la normale vers le centre de courbure, dénommée force cel.llipele. Cette force produit, dans chaque point de la courbe, le déplacement infinitésimal du corps de la tangente à la courbe sur la courbe, avec une accélération dénl-mm~e accélération normale ayant la direction et le sens de la force centripète. La valeur absolue (le module) de l'accélération normale est donnée par le rapport entre le carré du module de la vitesse et le module du rayon de courbure.
Pour provoquer la manifestation des forces d'inertie, il est nécessaire que le mobile qui se meut sous leur action contienne sous la forme d'un stator la matérialisation de la courbe sur laquelle puisse se déplacer le corps dont on désire utiliser l'inertie. Cette courbe doit etre une courbe fermée qui doit etre palcoul-le continuellement par le corps en mouvement. Pour éviter , ¦ le C. ~ Force, D.p! - /Coople ~ descriptif ¦
Auteor: Dan Anghel ¦ page 3 de 44 les cl~.~~ nt~ l~l~u~ de direction, cette courbe doit être convexe vue de l/~A~ ul, avec d'autres mots que les centres de coull,ul~ c~ ~n~ s à chaque point de la courbe doivent se trourer du même coté de la courbe durant son pal~oul~
La courbe fermée, conveAe vue de l'eA~ ~ de la surface ~ itnil~ par elle, la plus facile a réali~r d p d v technologique, est le cercle et la m~téri~ ~tion de la courbe sera un stator de section l.a-~ .~le citculaire Les corps en Illou~ellh,lll sur la courbe, cotps dont on désire utiliser l'inertie, seront des n~ulea.~A cylin~riqnes qui roulent sur la surface intp~iellre du stator ~'e~ . ble c~ ~ par le stator et les rouleaux formera le d;~ ;r d~ m,~, convertisseur force, déplacemelll / couple On peut considérer que durant le l-~ollv~ ,nl sur la courbe, le rouleau est soumis à une action - la force f~nlliruge et à une ~éaction - la force ce.-l~ La force de traction ou de ~ ~jt. ~ ion ~po-l~n~e) développee par le convertisseur force, ~ f ~ . 1 / couple installé sur un mobile va l~pr~ l'action, donc la force ce.llliruge Les forces oppo~es à la traction seront l'inertie du mobile, la force de friction et la ~ fe à l'avalhe~ nl opposée par le fluide dans lequel se déplace le mobile et elles lcpl~s~,l-len~ -l pour le cun~e,li~;eul la réaction, donc la force cel-l ipc~. A la force de ~ ion (po.~lce) s'oppose le poids du mobile ou le poids et l'inertie du mobile ~nfiion avec vitesse accélérée), qui rcp~ elullt la réaction - la force ce ~ h.
Les éléments plill~ipa~ du d;~,~ilir ~lel~ cunvclli~eul force, dépl~ er.
couple présenté dans la figure 1 sont:
- le stator ~1) de section l.~ ale ~ ;ulaile;
- le rotor (2) composé de deux brides ~2.2) assemblées sur l'axe du rotor (2.1). Les brides sont réalisées avec fentes radiales (2.3) munies de glissières (2.4);
- les rouleaux cylindnqll~s (3) (I'a~e du rouleau - 3. l) qui roulent sur la surface intérieure du stator. Les rouleaux ~ "c.-l dans des paliers (3.2) installés dans les patins (3.33 qui glissent raclial~r.~int sur les glissières des brides.
On n'a pas l~,p~f~ u~p. les ressorts de rappel, qui agissant sur les patins obligent les rouleaux a ~..Aill~ ir un contact ~IIl~ l avec la surface intérieure du stator, pour éviter les chocs de contact au d~ .L~ee du ll;xL~nxilir Le mode de fixage du col~ ul sur le mobile, le système d'e.~ dl~ ~roues dentées, courroie, etc.) et le support du rotor (paliers, etc.) seront r~solus par des ~ es m~c~n~ es c~ u~ Pour réduire les pertes par ventilation, le cul~,e-~u~ sera fermé dans un boitier sous vacuum ce qui impose la résolution des problèmes d'étanchéité et de lubrifica-tion des paliers et des g~ s On n,.naL~ue l'exctnlJici~ de l'axe du rotor ~le point O) par rapport à l'axe du statûr (le point O'~. Cette exc~nl~ , dont la ~ d~ est le segment OO', est la c~T~cteri~tique qui cl~le....;..e le fonctionnement du con~ i~ul force, d~pl7~c~ nt / couple, donc la production d'une force de traction ou de ~ n ~ Ce).
-¦ le C ~ Force, Dep' . ' i Couple ~ descripfff ¦
~-- I Auteur: Dan Anghel I . page 5 de 44 ¦
Par la rotation du rotor, les rouleaux sont en~ ~ et obligés à rouler sur la surface ...lélieule du stator. A cause de l'excentncité, la distance entre le centre de rotation O et le cercle le~ t~ la surface intPri~nre du stator est variable. Donc, les IvuleawL exécuteront aussi un mouvement radial de rapproc~..l~nl ou d'éloi~ ,f l-l du centre de rotation O. Ce déplacement radial des rouleaux est permis par les patins qui glissent sur les glissières. La variation de la distance entre le centre de rotation et la position occupée par le rouleau a comme con~équence une variation de la vitesse avec laquelle le rouleau se déplace sur la courbe. Étant donné que le cercle sur lequel se déplace le rouleau a m rayon de courbure c--n~tant, la variation de la vitesse de dép1 ~em~nt sur le cercle produit la variation de la force centrifuge et de l'accélération normale. La relation entre la force eentrifuge et l'accélération normale est:
Fc=-m~an (1) où: Fc - la force c~ iÇuge m - la masse du rouleau an - I'accélération normale Étant donné que le rouleau peut se déplacer librement en direction radiale, la force centrifuge exercée sur lui sera l.;~ ...;se au stator et donc au mobile sur lequel le convertisseur est fixé.
Pour l'analyse du mouvement des rouleaux sur le stator et des forces qui ~ JAi~ l on fait les SUiVdlll~ notations:
M - la masse du mobile m - la masse du rouleau, patins inclus ~m<<M) Rs - le rayon intérieur du stator (2Rs=Ds) Rr - le rayon du rouleau (2Rr~Dr) R=Rs-Rr - le rayon du cercle sur lequel se déplace le centre du rouleau - la vitesse ~-~ulaile (=const.) du m~u~,e~ t du centre du rouleau par rapport au cen~ de rotation (I'axe du rotor- le point O) e - I'eY~.o.ntricite = la distance entre l'axe du rotor et l'axe du stator (le segment OO~
On fait l'analyse du mouvement sur le cercle de rayon R ayant le centre O' dans l'axe du stator. L'origine du système de cou~k.~ e~ cart~-ci~nnes re~tan~l~ires on la f~e dans l'axe du rotor O. On analyse le mouvement du centre d'un seul rouleau (le point m) sur le cercle de y a~, .. - n rayon R. Ces cl~m~l~ sont pl~se--lés dans la figure 2. Le m.,uv~lllel-t se fait dans le sens ~L~ trigonometrique (~r~tihnr~ire) en pa~nt de l'axe ~am des ab~i~ où les points m et A se confon-/~X \ dent. Les angles mar~ués sur la figure ont la o~t ~ /R ~ suivante signific~tion:
,~ ,,~ -~t - (~*t) I'angle décrit par le rayon vecteur ~' T ' R 'A Om pendant le d~placell~l-l du point m -a - I'angle au centre décrit sur le cercle de rayon R par le déplacement du point m -B - I'angle entre le rayon vecteur Om et le rayon O'm du cercle pour une position quelconque du point m sur le cercle de _ FlgUre 2 rayon R
.t~ .. ~ Force, D.p'll /Coup}e ~ de~.~ f -i Auteur: Dan Anghel I .page 6 de 44 Dans le triangle OO'm on peut écrire les relations:
-entre les angles: ~t+~=a ( 2 ) . . sin~t sin~
-la lol des smus: ~2 e ~ 3 ) Donc: sin~= R*sin~t=~*sin~t (4) Où: c=e/R estl'~ re~tive (5) Donc: ~=arcsin(c*sin~t) (6) Les équations l~a-a~ iques du cercle de rayon R ayant le centre en O' sont:
x=e+R*cos[~t+arcsin(~*sin~t)] ~7a) y=R*sinl~t+arcsin(6*sin~t)] (7b) Les vitesses sont:
dx R* *~1+ 6*cos~t ¦*sin~t+arcsin(~*sin~t)](8a) dt ~ 2*sin2~t dy ~ ~*cos~t l*cos[~t+arcsin(~*sin~t)] (8b) dt L ~l-62*sin2~t~
Le carré du module de la vitesse est:
=vx2+vy2=R2*~2*~1+ ~*cos~t ]2 ll-62$sin2~)t Le module de l'accélération normale est:
lanl=l~=R*~2*[1+ 6*Cos~l)t ~2 (10)
2 * s in2 c~) t avec les composantes:
anx=R*~2*[l+ 6*cos~t ] *cos[~t+arcsin(~*sin~t)] ~lla) Jl -62*sin2~t a =R*~2*~l+ 6*cos~t ] *sin[~t+arcsin(6*sin~t)] (llb) ll-62*sin2~
¦ b C~ Force, D',~r l -ntf Couple ~of .; descrip~f I
- I Auteur: I)an An8hd ¦page 7 de 44 ¦
La force cenl,ifu~e exercée sur le rouleau ~ra:
m*anl=m*R*~2*[1+ ~ cos6~t ¦
2*sin2~t Cette force i~ -i...e au mobile M une accélération:
a = IFcl = _ *R*~2*[1+ J 2 n2~t~ (13) On remarque que les premie~s quatre facteurs de la relation (13) sont des Cu1~ tCS
c~ ,u~ives (m, M et R~ ou qui d~pel~del~l du régime de fonctio~ m~nl du convertisseur (~).
Donc, pour l'analy~ ~ludli~li~re du ~ul,~u~nl on peut utiliser exclusivement le dernier facteur noté nan" (sans indice), nommé accéleration normale ~a~ e.
Donc: an=[l+ e*cos~,~t 12 (14) t2*s in2~t avec les com~n~e~
anx=[l+ ~*cos~t ] *cos [~t+arcsin ~*sin~t) 3 (15a) 2*sin2c~t ..
any ~1+ ~*cosot 1 *sin[~t+arcsin (~*sin~t) 3 (15b) E2 * s in2 ~
La co-op-~-~e verticale any et donc aussi la col,-posa~Le associée de la force cci.~L,il~e ont des valeurs égales en valeur absolue et de signes cwlL~ es pour des points situés symetri-.l par rapport à l'axe des ~ s. Pour ce motif, leur i~ sur une période et doncleur ~ù~el~,e sur une p~riode, seront nulles. En plus, la CUlm~lte verticale de la force cen -trif~ge est cu ns~ dans les ~ ~c I et n (y>o) par le poids du mobile - on a supposé
M~>m, et dans les qllad7~n~ III et IV (y<0) par la réaction du sol. Donc le mobile ne va pas uel des d~plac~,.,c;..b sur la direction de l'on~l~
. ~
¦ le C~ Force, DSp! -/Couple ~ c descrip~f ¦
- I Auteur: Dan Anghel I page 8de 44 Sur la direction de l'a~e des ab:~i~es 1 4 anx0 agit la C~ e anx et la cc ~ te asso-1. 2 - ~ f ciee de la force centnf~l~. La courbe de la va-1. 0 - \ riation sur une période et les valeurs ~ ~s 0.8 - ~ J co~ s de la c.~ le anx sont pré-O, 6 ~ ~ J sent~es dans la figu~e 3 et l'a~exe 1. La com-~~ 4 ~ ~ ~ posante est symbolisée an~0, zéro ayant la signi-0 0 - \ J fication de la position initiale zero degrés du -0 2 - ~ I centre du rouleau. On ~mal.lu~, que le maxi-_0.4 ~ ~ mum est de 1.44 pour 0~ (360~) et le If.i.,i.. ~
-0,6 ~ ~t est de ~.64 pour 180~. La ~aleur zéro est attein-0 100 200300 400 ~t=2*n~ arctan(~-1) (16) ~es calculs ont été erîe~lués pour la va}eur de l'eYc~ntriritr relative: ~=e/R=0.2. Donc pour ~t=2 *n*rl~ 1.3734rad(78.69~), c'est-à-dire: 78.69~ et 281.31~ dans la première période, anxO=0.
L'action de }a c.,...~ .te de la force XO c~ u~e associée à an~0 sur un mobi}e ayant - ~o le rapport M/m=20 est pl~.h~ dans la figure 4 et l'annexe 2. Sont lepl~ tr~; les courbes et :; r ~ ~ ~ les valeursnumériq7~es pouran~O, VxO et XO, où: VxO - la vitesse du mobile M soumis xO à une accé}ération anxO/20 7;. - ~ XO - la position du point A (fig. 2) f ~ f durant le d~p~ ~e~n.7 ~I du mobile J ~J V C~t M avec la vitesse VxO
"O" en VxO et XO ont la même ~i~nific7~tion û.O0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 qu'enanxO.LerapportM~m=20aetéchoisi tThwsands) pour avoir }e meme dom~ul~ de valeurs nu7mé-nques po~ les trois courbes et pour pouvoir }es l~pleS~It~l avec un l~ \.. d'i.. le~ e~ nc réciproques - pour la clarté de la figure. XO, VxO
et an~O sont des caractéri~iq~ es ~ )ol~ees et elles visent la ~; r~ ~tion g~n~r~le, gualitative, du ph~lu~ e. De plus:
VxO= 210*Janxo*d~t (17) X0-1.2=¦VxO*d~t (18) CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ Force, ~é2~ - - /Couple ~ d~3~ f ¦
Aut~ur: Dan ~ page 9 de 44 ¦
Pour utiliser ces valeurs calculées dans des situations réelles, il est n~ceC~ire d'intro-duire les C~ cv~ructives et de foncti~ ,. mv,ll du mobile et du cv.l~,.li~ur force, dépl~ eul / couple. Les valeurs reelles sont:
aM= M*R*~2*(anX0) (l9 VM= M*R*~*(20*VxO~ ~20) XN= M*R*[20*(X0-1.2)] (21) où: aN - I'accélération du mobile M
VN ~ la vitesse du mobile M
XM - le dépl~cçmPnt du mo~ile M
1.2 dans les relations (18) et (21) le~ l'abscisse du point A (fig.2) pour ~t=0, en valeurs ves, pour ~=0.2:
1.2= (R+e) ~R= (R+~*R) /R=(l~)/l (22~
Donc, la CO..~ * d'après l'axe des ahsci~ses de la force CC;llllifUge ill~lhlle au mobi-le M une accélération capable de le déplacer su~ une direction privilégiée - la ligne qui unit les axes du stator et du rotor, la c~ n~ ayant le sens de l'axe du rvtor vers l'axe du stator. Ce fait s'P~pliqn~ par une moyenne non-nulle sur une pé~iode de la cvl~ te d'après l'axe des r~'i~S de la force centrifuge et donc de la cv.llpo~.le anx. La valeur de la mv.~vl~l v de anx sur une période - anxmoy, est:
2~ (n+l) ~n anxmoy= 21 * J anx*d~t (23) 2~n~n L'intégrale indéfinie de anx est:
Janx*d~t= ~1 ~ *arctan~ ~ *tan~t) + ~*sin~2*~t) +
+ 2*~ 2*sin2~t*sin~t- 1 ~ *[~t+arcsin(~*sin~] + Const. 124) Pour l'inte~valle d'integration défini on obtient:
2 ~ (n~ n J anx*d~ 2~ *2*n (25) 2 ~n~n D~nc: anxmoy= ~ -(1- ~2) (26) Donc, la valeur moyenne de anx dépend ceUl~m~nt de ~ - I'el.cell~ é relative, qui est un palalll~lle constructif. Pour ~=0.2 on obdent ~ y-0.098979486.
_, CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C .~ For~e, D~ / Couple ~ ; d~...... ,J~r ¦
- I Auteur: Da~ Anghel I page 10 de 44 Dans la figure S sont p~ es la 0.16 - anxR~Y~ courbe et les valeurs numériques pour an~moy 0.14 - / en r~ cl,ul~ de ~. Les valeurs de ~ ont éte choi-0.12 - / sies dans le domaine 0.01.. 0.33, des valeurs ~ ~~ . / faciles à réaliserte~hniq~,e.~ .1 On le~ ue la 0.08 ~ n~1~nre prati~lu~dll linéaire de anxmoy 0~06 - / par rapport à ~. Ce fait a une imp~, ~ ce prati-0 02 - / que particulière patce qu'il imrliqll~ une relation pratiquement linéaire entre l'exçentri<;ité et la O. oo ~ J ~
.01 .05 .09 .13 .17 .21 ,zs .zg ,33 force de tractionoude ~ tion. L'~ Pntn~d-té peut être modifiée c."~ .ollement, par des moy ~ I ar~ solutic~ns co~ tiYes classiques, déplac~ant .01 .004999 .12 .059782 .23 .113438 I'axe du rotor sur la direction pri~ giée.
.02 .oossss .13 .064723 .24 .118220 .03 .014997 .14 .069654 .25 .122983 .04 .019992 .15 .074573 .26 .127725 Dans le cas du mobile et du conver-.05 .024984 .16 .079481 .27 .132446 tisseur avec les cara~ ques ~ u~-~ives et .06 .029973 .17 .084376 .28 .137142 .07 .034957 .18 .08925g .29 .141816 de f~nctl~ M, m, R et ~7 la valeur .08 .039936 .19 .094127 .30 .146464 ~e~le de l'accélération du mobile est:
.os .044909 .20 .098979 .31 .151086 .lo .049874 .21 .103816 .32 .155680 ~ 2- ~- 2 .11 .054833 .22 .108636 .33 .160245 aMmed= ( ~ ) * m*R*~2 (27 Figure 5 -- La valeur moyenne de la co,.. p~ d'après l'axe des ~ (la direcdon privilégiée) de la force ce~ ;ruge qui i~ c ceKe accéleration au mobile est:
Fcxm~d= - (l-~ ) *m*R*~2 (28) Pour les valeurs n-lm~riques: ~=0.2; m=lkg; R=0.lm; et pour 3600roymin c'est-a-dire ~=2*~*60=120*~(rad/s), on obtient FCxmed=l4o6.72 N=143.4kgf.
L'utilisation d'un se~ll rouleau présente les suivants désa~ tages.
~ lâ force obtenue est variable dans le temps et ne peut être utilisee comme force de ~u~ n. Sa ~ltili~tion comme force de traction est incul~vl~ble.
- I'espace ~c,pvl~le dans le stator est peu utilisé, la pa~e acdve étant seulement la zone de contact rouleau - stator.
La solution pour éviter ces d~a~ ~ est l~tilisatian d'un rotor avec plusieurs rvuleaux. La figure 1 présente un convertisseur avec un rotor ayant six rouleau~. Les rouleaux étant déphas~s entre eux de 60~ t360~ 6), les forces développées par les rouleaux seront elles aussi d~phasé~
avec le meme angle.
_, ¦ le C .~l Force, Dép! ~ / Couple ~ descrip~f ¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 11 de 44 ¦
1.6 L'effet de l'action c~l~c~mi~l~e des 1,4 - ~ S12anx ~anx~ forces produites par plusieurs rouleaux en 1.2 - ~ 1 . f mouvement est pr~ènte dans la figure 6 et 1,0 - ~/ $2anxO l'annexe 3. Sont pr~se 1~ 'es les courbes et les 0. 8 ~ valeurs numériques des comp~es anx des f J accélér~ti~ -- -l~srapportéespourdes 0 2 ~ ~ ~,~41 ~a convertisseurs ayant 1; 2; 3; 4; 6 et 12 rouleaux.
0 0 ~ / J nx1 Les calculs ont été effectués pour l'excentricité
-0.2 ~ ~ relative ~=0.2.
-0 6 ~ t Dans un e- ~!e de rouleaux, les 0 100 200 300 400 forces centrifu~es plùd~u~s par les rouleaux en ~igure 6 lllW~m~ ~itionnent g~n~tli~u~.lle.. o Les CO-~ S de ces forces d'après les axes de coordormées s~a~litirmnent algébriquement. Les cu..lpo~lles anx des aceel~ ivns norm~l~
l~pul~s s'~d-lit;~ rvlll elles aussi algébri4ue.,l~ n~ Utilisant les relations (12) et (lSa), on peut -écrire:
F~rx= ~ FCX(i)=m*R*~2* ( ~ anxi~ =m*R*~2*S~n)anx(p) ~2g) i=l i=l OU: FT~ - la force produite par le cvll.elli~ sur la direction privilégiée Fc~ - la force produite par un rouleau de l'e~ le sur la direction privilégiée n - le nomb~e de rv~le~ de l'en~mble - I'indice d'é.lull~,~on des r~
S(n~anx(p) - la somme (S~ des c~mp~te,s anx des accélérations normales rapportées (valeurs ~;,....11 ,nf~) des rouleaux de l'el~ml)!e, pvur n Ivul~u~, p étant la co lific~ti<!n de la pvsition initiale du premier rouleau de l'ensemble en sens antihoraire.
On a pris en calcul un nom~re ~ de douze loL~I~ ayant un d~p!u Ive de 360~:12=30~
entre eux. La position initiale du premier rouleau des dou~e est p=O donc 0*30~=0~ et du douzième rouleau est p= l l donc 11 *30~=330~. La fonction anx devient anx(p). Cw~ à
cette position initiale, I'~r~ de la fonction anx(p) relative au rouleau avec la position p devient:
~t+p*300 (30) S'additionnent les valeurs x;.. ~ (le meme ~t) des anx pour tous les rouleaux d'un ell$e Ll_, en o7~s~ 1 ainsi la variation dans le temps de S~n)anxf~O - la somme des compo santes anx des ar~ '...lions n~ es lap~l~s. Le d~ e entre deux rouleaux c~ n~cutif~
d'un conve.li~ ayant n rouleaux est de 360~:n. Si le premier rouleau d'un co~Yt;l~eLIL ayant trois rouleaux occupe la position 1, c'est-a-dire 30~, le suivant occu~la la position 30~~360~:3=1~0~ c'est-à~ire 150~:30~=5, donc la position 5 et le troisième rwleau la position 9.
Dans la ~ll~se à la fin du tableau (annexe 3) colde~ll les valeurs numériques pour dirré~nLes S(n~anx(p), on ~ ldn~u~ les valeurs prati~u~n~ .h~s des celles-ci pour les co~ ayant 4; 6 ou 12 ro~ Dans la ~,I~Lèse est ple~ t~ la différence entre le mi~ .. ou le ~ .,.. de S~n)anx~p) et une valeur moyenne obtenue par la mllltil)lic~ion de CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ ~.li~ Force, D.,~r; ~ / Couple ¦ ~ d~s~.;t,til' ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 12 de 44 ¦
-anxmoy (voir la relation 26) produit par un rouleau avec le nombre de rouleaux du conver-tisseur. Ce mode de calcul de la valeur moyenne est possible parce que les effets des rouleaux sont cumulatifs. Les valeurs obtenues pour la moyenne par cette méthode (moy(int)) sont identiques avec celles obtenues par le calcul statistique de la moyenne ~AVG). ~n pourcentage, I'ordre de grandeur de la différence entre le m~ximllm ou le ~..illil..,,l.~ de S(n)anx(p) et la valeur moyenne ainsi ~1ele,i..il.~e est de:
- + 1% pour 4 rouleaux - + 1*102% pour 6 rouleaux - + 1*108% pour 12 rouleaux donc des valeurs prati~lu~ nl con~t~ntes.
En conclusion, la solution de l'utilisation de plusieurs rouleaux résout les deux desiderata: forces pratiquement c()l~ e~ dans le temps et une conlplele utilisation de l'espace disponible dans le stator.
Pour le convertisseur ayant les caractéristiques: ~=0.2; m=lkg; R=0.lm; ~,~=2*n*60rad/s et n rouleaux, on obtient, par multiplication avec n de la valeur calculée avec la relation (28), les valeurs suivantes:
- pour 4 rouleaux Ftot= 4*FC7~ d= 573,6kgf - pour 6 rouleaux Ftot= 6*FC,~,n,d= 860,4kgf - pour 12 rouleaux Ftot=12*FC,nn~d=1720,8kgf Donc, avec un convertisseur ayant douze rouleaux, qui peut être inscrit dans un cylindre ayant le diamètre de 0.3m, la hauteur de 0.2m et le poids d'environ 0. ltt, on obtient une force de traction ou de ~ eJ~ ion pratiquement constante dans le temps, de 1.7tf, liée au dispositif.
L'action de la force FTX produite par le com~e~ seul (voir relation 29), engendre le déplacement du mobile M sur la direction de l'axe des ~hscicees et en même temps, la force FT7~
produit un travail mécanique de translation lequel doit être égal à l'énergie fournie par le moteur df~;n~ Glllbll~ On peut écrire:
tf tf tf Wif=¦ dt*dt=JFTx* dt*dt=Eif=fT(t~* d~*dt (31) ti ti ti où: Wif - le travail mécanique de translation produit par la force FT~ qui entraîne le mobile M
i,f - initial, final (indices) ti~tf - le moment initial respectivement hnal Elf - I'énergie mécanique de rotation produite par le moteur d'ell~ ellle x~t) - le déplacement ~la translation) du mobile M
T(t) - le couple moteur d(t, - le déplacement angulaire (la rotation) de l'arbre moteur Étant donné que:
dW/dt=P(t) - la puissance nécessaire pour effectuer le travail mécanique dx/dt=vM(t) - la vitesse de translation du mobile M sur la direction de l'axe des abscisses d~/dt=~(t) - la vitesse angulaire de rotation de l'arbre moteur le C~ Force, n~p~ / Couple ¦ l''' .- .; d~
Auteur: Dan Anghel ¦ page 13 de 44 J
on peut écrire: P(t~=FT~vM(~='l'(t~*(l)(t~ (32) ou sous forme ~ fe~ ielle: P(t)*dt=FT~*d~=T(tl*d~ (33) Donc, pour que la force FTX produise le déplacemell~ du mobile M, il est nécessaire que par l'il~lnl...c~ re du convertisseur, le déplact;l--c-ll de la force PT~ génère un couple "-T(t,"
opposé au couple moteur "T(t,", d'où le nom de conve-Lib~eul force, déplacement / couple. On doit le~ uer que le facteur ~=dfl/dt ne peut etre infln.on~ é parce qu'on peut prendre en considération seulement des régimes de rol~c~ r l.,n~ statior~aires du moteur, donc avec d~/dP~=const, et non pas des régimes llal~LOil~,~. D'ail~eurs, en mo lifi~nt ~ on modifie la force FT~ genérée par le CUn~
L'élément actif du cùl~v~ force, d~placeme,~t / couple est le rouleau. Il utilise l'énergie mécanique de rotation foumie par le moteur pour effectuer un travail m~c~niqll~ de tr~n~l~ti~n par le d~plac~ t du mobile M. Le rouleau se déplac~/a sur une ~ oi~e l~ul~-de la cv..~ )n des mouvements de rotation du rouleau sur le stator et de translation du mobile M.
Les n~t~i~s utilisées dans le p~r~phe qui suit n'ont aucune cu le~ n~e formelle dans d'autres p~r~gr~phec de cette d~ ;on et les relations l"~lh~ iq~es ne sont pas null~ aulées.
On étudiera le mouvement d'un point maténel m sur une ~ .ilt; dé~mie par l'éq Y=Y(x) ou x=~c(t3 et Y=Y(~) en r~ é~.,~ n E~ liqlle en fonction du temps.
On définit:
- v"- dx et v = dy les projectians de la vitesse sur l'axe des ~1~ i~ dt r dt respectivement des ordonnées dv~ d2x d5 d2 ~ les projections de l'accélération sur - a,= dt =--2 et ap= d =--2 I'axe des ~ es respe~;tivem~n~ des Des relations précé~le..l~s on déduit:
dy= v~ et la relation inverse dx= v~
dx v" dy r~, d2y v~*a,~,- vr$a~ dQX v,~,$a~- r~a,~
d~ V3 et d~2 v~r .
¦ le Cr ~.tiw Force, DIépr - / Couple ¦ r~ d~ t~f ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 14 de 44 ¦
y La représentation graphique de la courbe y=y(") est présentée dans la figure 7. Les notations ont la suivante signification:
C - le centre de c~,u,b~ co.l~n~l~-l à la position du point m ~, ~ Flt~ Rc - le rayon de Coulbul~ correspondant à la R / position du point m Xf, C Rc~; Rcy - les projections du rayon de C~lUIbUl~;
~ / RCy x sur l'axe des abs-:i~s respectivement des y ~a ordonnées RCX XC; YC - les coordonnées du centre de courbure o - I'angle d'inclinaison du rayon de coulbule Figure 7 par rapport à l'axe des a~i~ses F(t) - force associée au point m, parallèle à l'axe des abscisses Le rayon de courbure et les coordonnées du centre de c~ulbule C se d~rmi~elll.
(dy) (dy) (dy) ¦K¦ - d2X ; C X d2 ; YC=Y- dy dy2 dy2 dy2 _ où: - K est la COUIl~Ule de la courbe y(x) coll~ndante à la position du point m. - x et y sont les coordonnées du point m.
D'après la figure 7 on déduit:
RCx X-X = _ l +(dX /d~2 _ VX2+V2 d * /dy2 vy* ax- Vx* ay RC =y-y= (dX /dy)* [l+(dx /d~2] vx2+vy2 d2X /dy2 Vy* aX- VX* ay Le déplacement du point m sur la courbe y(,~ est en fait une succession de rotations ;~f.'ill;le~
males autour des centres i~ f~i~s de rotation, qui sont les centres de courbure de la courbe y(") coll~ d~nts à chacune des p~xitions du point m sur la courbe. Le travail mécarique effectué par la force F(t) associée au point m est une somme de travaux m~c~niqutos de rotation il~lilexi~..,...~ autour des centres i..~ s de rotation. La force F(t) étant parallèle avec l'axe des abscisses, le bras de levier de la force ~ra la projection du rayon de courbure sur l'axe des ord--nnee~, donc R~". Le déplacement angulaire du point m autour du centre de CV~bUlC est donné par la modification de l'angle d'incli,. i~ -l. du rayon de coull,ul~ par rapport à l'axe des ahsci~, donc l'angle o, le déplacelllt;lll i,.ii..i~i...~l étant d~.
¦ le C~ ti~ Foroe, Dét~'~ / Couple ¦ I~f~ ~ t d~l;"tir ¦
I Auteur: Dan Angbel ¦ page 15 de 44 1 ~
Le moment de la force F(t) correspondant à une position det~ ée du point m est:
~t)= ~t) *R~
, L'angle o peut etre défini: a=arctan--=arctan _ x R~x V
~, ~ r~
donc: ~=- darctan-- $dt=- V~*ax vx*a,~df df v~, v2~ v2 Le travail mécanique infinit~imz-1 sera:
dW= ~t) * do=~t) ~R~* do= - ~t)* V~ dt= - ~t)* dX
Donc le travail mécanique effectué par la rotation de la force F(t) autour du centre i~ de rotation, c'est-à-dire T(t~*da, est égal au travail mécanique effectué par la translation, correspon-dante à la rotation, de cette force sur une direction parallèle à elle meme, c'est-à-dire F(t)*dx.
Donc d.p.d.v. énergétique, le mouvement du point m et de la force associée a un caractère dual:
de rotation et de tr~n~1~ti~n Le signe "-" est dû aux collvelllions mathématiques collc~ tll la variation des abscisses et des angles.
, ~. , Le mouvement du rouleau repré~nte un cas particulier de la situation générale decrite dans le p;~ra~r~ph~ précédent. La trajectoire du rouleau résulte de la combinaison des mouve-ments de rotation du rouleau sur le stator et de translation du mobile M. La conclusion concer-nant la dualité d.p.d.v. énergétique d'un mouvement quelconque est donc applicable dans le cas du mouvement effectué par le rouleau. Donc, le travail mécanique effectué par la translation du rouleau et de sa force associée est saisi à l'arbre du convertisseur comme étant produit par un moment (d'une force) qui effectue un mouvement de rotation autour des centres i~ ss de rotation. Le déplacement du mobile sur lequel est installé le cwlv~ i~ul induira donc à l'arbre du convertisseur un couple résistant, opposé au couple moteur, d'où le nom de c~lv~lli~u force, déplacement J couple.
La puissance nécessaire à l'arbre du convel~i~ul force, déplacement / couple pour que le rouleau puisse effectuer un travail m.-c~nique, conformément à la conclusion déduite précédemment, est:
P tx =dW~X/dt=Fcx*vrx (34) OU:
Ptx - la puissance nécessaire pour le déplacement du mobile M au long de l'axe des abscisses wtx - le travail mécanique effectué par le même déplacement du mobile M
FCX- la composante d'après l'axe des abscisses de la force centrifuge développée par le rouleau vrx - la composante d'après l'axe des abscisses de la vitesse du rouleau Conformément aux relations (12); (14) et (lSa) on peut écrire:
Fcx=m*R*~2*anx (35) ¦ le C~ L Force, Dtp~- / Couple ¦ ~ d~s~.;"til ¦
I Auteur: Dan Anghel I page 16 de 44 1 -La composante '/vr,~'/ de la vitesse du rouleau, peut etre définie:
VrX = VM + VX ( 3 6 ) OU:
VM - la vitesse de déplacement du mobile le long de l'axe des abscisses v,~ - la c<,~ e d'après l'axe des abscisses de la vitesse du rouleau dans son mouvement sur le stator, cc~ e définie par la relation (8a) La relation (34) devient:
PtX=FCX* (VM+VX) =FCX*VM+FCX*VX=PX+PrX (3 ) OU:
P,~ - la ~ ~i~.ce nec.~ite pour le déplacement du mobile sous l'action de la force développée par le rouleau Pl,~ - la puissance n~ces~ire pour le mouvement du rouleau sur le stator quand le mobile M est en repos Pour VM=O, donc le mobile M en état de repos, on peut écrire:
PtX=Prx=Fcx*vx Le mobile M étant en repos, pour réaliser le mouvement du rouleau sur le stator il n'est pas nécessaire un apport continu d'énergie de l'extérieur, s'~gi~nt, dans un régime stationnaire (~=const.), d'une oscillation de la puissance sur la durée d'une période (rotation), I'intégrale sur une période (I'énergie, le travail mécanique) étant nulle.
2(n+11n 2(n+1)n 2(n+1)n Donc, en repos: Wtx= J PtX*dt= J PrX*dt= J Fcx*vx*dt=o 2nn 2nn 2nn En conclusion, la puissance n~ce~ire pour déplacer le mobile sous l'action d'un rouleaux est donnée par le premier terme:
PX= FCX*VM ( 3 8 ) et elle dépend seulement de la force générée par le rouleau et de la vitesse de déplacement du mobile M sur lequel est installé le convertisseur.
Dans la pratique on ~ tingll~ les suivants états du mobile M:
- de repos - de mouvement à vitesse co~ e - de mouvement uniformément accéléré
Dans le régime de repos, I'énergie qu'on doit fournir au mobile est nulle. Le régime de mouve-ment à vitesse c~ est un cas particulier, avec accélération nulle, du régime de mouve-ment u---ronllément accéléré. A cause de son caractère général, on dé~~ inel~ l'expression de la puissance nt~c~ire à l'arbre du convelli~w pour ce den~ier cas.
CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ .~.; . Force, D~p ~1 /Couple ¦ A~ de~criptif ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 17 de 44 ¦
C~c n~ ons que sous l'action d'un conv~ r avec plusieurs rouleaux, qui génère une force de traction pr~ e~ nl cor~nt~, le mobile se déplace ul~ir~ e~ accéléré avec l'ac-céleration aM=const. La vitesse du mobile est:
vM=a~*t=a~*(~t)*(~-l) (39) o~:
t - la durée de déplac~ h,t du mobile avec l'acc~lér~ion aM
~*t=~t - l'angle décrit par l'arbre du convertisseur ou un rouleau quelconque (voir figure 2) A partir des relations (35); (383 et (39), o~ obtient la puissance necec~ire pour l'entrai-nement d'un seul rouleau:
Px=~*R*~*au*(~t)*anx (40) On rell~l~ue que m et R sont des c~ t~-l~ cv~ ives du convertisseur et ~ et aM sont des cv~ s de régime de foncti~~ nL Pour l'analyse qualitative de la ~ e P,~ l~ece pour l'~ntra1n~m.~nt d'un rouleau, on introduit la notion de p~lifi~nce l<lppullee "px":
px=(~t)*anx (41) donc:Px=m~R*~*au*px (4 25 - px0~ La figure 8 et l'annexe 4 ~ bcnlenl la ~~ courbe et le tableau des valeurs numériques de 20 - la pni~n( e ~ e px pour le rouleau ayant / ~ la position inidale 0 c'est-à-dire 0~, donc px0. La t0 - f~, f ~ valeur de l'excentricité relative prise en calcul J 1~ f ~ est ~=0.2. L'intervalle de calcul est de tr~is pé-~ \ ,1 ~ riodes, donc 1080~. On ~ al4ue l'au~llL.l~lior -5 - ~ de l'~ml~lihldç de la pni~nre l~pul~e px0 -10 - ~f ~ d'une période à l'autre. Cette ~ ion -15 ~ s'ç~rliqllr par l'~u~ ti~n proportionnelle à0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 la vitesse de la plli~nr~ nr~e~ite pour le Flgure 8 déplacement du mobile M.
Dans le cas du mouvement à vitesse c~ , VM=C~hSt., la relation ~40) devient:
Px=m*R*~2*v~*anx ~3) I,es pl~licl~ quatre facteurs étant c~ t~, la variation dans le temps de la ~ r~nrcç~ e pour l~e~ r~el~l du rouleau est donnée par anx. Donc, I'~plilude de la pl~i~nce ne variera plus d'une période à l'aut~e, anx étant décrite par une fonction périodique. D.p.d.v.
physique, un mvu~,~."elll à vitesse c~ impliq~l~ une p li~nce n~cç~ire pour le d~ cerl,~,.,l du mobile, c~
¦ le Cc~ Force, D~' f Couple ¦ r~ ~ ~ d~.i,Jtir ¦
Auteur: Dan Anghel¦ page 18 de 44 ¦
l~tant donné que le CO~ dispose de plusieurs rouleaux, les pllie.~s~nces n~e~ es pour leur ~nl et donc l'~ a~.l~,menl du mobile M, s'additionnent. Cette somme de p~lie~e~nr,ç~, qui sont déphas~es dans le temps, lepl~elll~ la p~ e n~e totale PT~
nécessaire à l'arbre du convertisseur pour le déplacement du mobile M:
n ~ n PTX ~ Px(i) m R*~ aM ~ PXiJ
où: n - le nombre de rouleaux du convertisseur i - indice d'r....~n~ ion des rouleaux Les premiers quatre facteur~s de la relation (44) étant c. ,~ .t~j, on peut faire l'analyse qualita-tive de la pui~C~nre. totale PT~ en analysant le dernier facteur qui lepr~ e la somme des p~ res rapportées (valeurs e~imlllt~n~es) collei,~l~.1A-.t~s aux rouleaux du convertisseur et qu'on note "S(n)px(p)":
S(n)pX(P)=~PXi ( où: i = 1 S - somme (S) de px p - la c~1ific~tion de la position initiale du premier rauleaux de l'el~m~!e (voir la relation 29) Donc:
P~x=m*R*~*aM*s (n) px (pl (4~ ) En déveIoppant S(n)px(p) conformément aux relations (41) et (45) on obtient:
n n S(n)px(p)=~ (~t) *anx(p)i=((,~t) *~anx(p)i=(~t) *S(n1anx(p) (47) i=l i=l donc une relation linéaire en fonction du temps entre la somme des COlllpO~dnleS anx des accé-lérations normales lappult~,~,S S(n)an~(p) et la somme des ~ r~ pOll~;~ S(n)px(p).
Donc: PTx=m*R*~*aM* (~3t) *s (n) anx (p) (48) En tenant compte des relations (29) et (39) on oWent:
P~x=m*R*~2*S (n) anx (p) *aM* (~*t) * (c.~-l ) =F~X*VM (4g ) c'est-à-dire la relation générale qui l~pl~sellle la plli~nre n~cec~?;re à l'arbre du convertisseur en fonction de la force développée par le convertisseur et de la vitesse du mobile M entraîné
par le convertisseur.
La figure 9 et l'annexe 5 plé~ll~l~l les courbes et le tableau avec les valeurs numéri-ques des S(n)px(p) pour deux groupes de trois rouleaux et pour le groupe résultant de six uul~ ~. L'excentricité relative prise en calcul est ~=0.2. On rell~L~uc que la somme des p~ ~nl~es l~ltées pour le c)l~elLis~lJl avec six r~ ,au~ S6px(p) a une a~ ion p~ti~l~.e.l,e.~1 linéaire dans le temps. Ce fait s'explique par la valeur prati~luemell~ co~ de I le C~ .t Force, D~p' /Couple ~ dcc l.~t ¦
Auteur: Dan Anghel¦ page 19 de 44 ¦
S6anx(p). Col~.. f.\.ent a la relation ~47), la 4 S6px1 variation dans le temps de S6px(p) êst donnée / par le facteur (~t) q~i varie lilleailelllelll dans lê
anx=R*~2*[l+ 6*cos~t ] *cos[~t+arcsin(~*sin~t)] ~lla) Jl -62*sin2~t a =R*~2*~l+ 6*cos~t ] *sin[~t+arcsin(6*sin~t)] (llb) ll-62*sin2~
¦ b C~ Force, D',~r l -ntf Couple ~of .; descrip~f I
- I Auteur: I)an An8hd ¦page 7 de 44 ¦
La force cenl,ifu~e exercée sur le rouleau ~ra:
m*anl=m*R*~2*[1+ ~ cos6~t ¦
2*sin2~t Cette force i~ -i...e au mobile M une accélération:
a = IFcl = _ *R*~2*[1+ J 2 n2~t~ (13) On remarque que les premie~s quatre facteurs de la relation (13) sont des Cu1~ tCS
c~ ,u~ives (m, M et R~ ou qui d~pel~del~l du régime de fonctio~ m~nl du convertisseur (~).
Donc, pour l'analy~ ~ludli~li~re du ~ul,~u~nl on peut utiliser exclusivement le dernier facteur noté nan" (sans indice), nommé accéleration normale ~a~ e.
Donc: an=[l+ e*cos~,~t 12 (14) t2*s in2~t avec les com~n~e~
anx=[l+ ~*cos~t ] *cos [~t+arcsin ~*sin~t) 3 (15a) 2*sin2c~t ..
any ~1+ ~*cosot 1 *sin[~t+arcsin (~*sin~t) 3 (15b) E2 * s in2 ~
La co-op-~-~e verticale any et donc aussi la col,-posa~Le associée de la force cci.~L,il~e ont des valeurs égales en valeur absolue et de signes cwlL~ es pour des points situés symetri-.l par rapport à l'axe des ~ s. Pour ce motif, leur i~ sur une période et doncleur ~ù~el~,e sur une p~riode, seront nulles. En plus, la CUlm~lte verticale de la force cen -trif~ge est cu ns~ dans les ~ ~c I et n (y>o) par le poids du mobile - on a supposé
M~>m, et dans les qllad7~n~ III et IV (y<0) par la réaction du sol. Donc le mobile ne va pas uel des d~plac~,.,c;..b sur la direction de l'on~l~
. ~
¦ le C~ Force, DSp! -/Couple ~ c descrip~f ¦
- I Auteur: Dan Anghel I page 8de 44 Sur la direction de l'a~e des ab:~i~es 1 4 anx0 agit la C~ e anx et la cc ~ te asso-1. 2 - ~ f ciee de la force centnf~l~. La courbe de la va-1. 0 - \ riation sur une période et les valeurs ~ ~s 0.8 - ~ J co~ s de la c.~ le anx sont pré-O, 6 ~ ~ J sent~es dans la figu~e 3 et l'a~exe 1. La com-~~ 4 ~ ~ ~ posante est symbolisée an~0, zéro ayant la signi-0 0 - \ J fication de la position initiale zero degrés du -0 2 - ~ I centre du rouleau. On ~mal.lu~, que le maxi-_0.4 ~ ~ mum est de 1.44 pour 0~ (360~) et le If.i.,i.. ~
-0,6 ~ ~t est de ~.64 pour 180~. La ~aleur zéro est attein-0 100 200300 400 ~t=2*n~ arctan(~-1) (16) ~es calculs ont été erîe~lués pour la va}eur de l'eYc~ntriritr relative: ~=e/R=0.2. Donc pour ~t=2 *n*rl~ 1.3734rad(78.69~), c'est-à-dire: 78.69~ et 281.31~ dans la première période, anxO=0.
L'action de }a c.,...~ .te de la force XO c~ u~e associée à an~0 sur un mobi}e ayant - ~o le rapport M/m=20 est pl~.h~ dans la figure 4 et l'annexe 2. Sont lepl~ tr~; les courbes et :; r ~ ~ ~ les valeursnumériq7~es pouran~O, VxO et XO, où: VxO - la vitesse du mobile M soumis xO à une accé}ération anxO/20 7;. - ~ XO - la position du point A (fig. 2) f ~ f durant le d~p~ ~e~n.7 ~I du mobile J ~J V C~t M avec la vitesse VxO
"O" en VxO et XO ont la même ~i~nific7~tion û.O0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 qu'enanxO.LerapportM~m=20aetéchoisi tThwsands) pour avoir }e meme dom~ul~ de valeurs nu7mé-nques po~ les trois courbes et pour pouvoir }es l~pleS~It~l avec un l~ \.. d'i.. le~ e~ nc réciproques - pour la clarté de la figure. XO, VxO
et an~O sont des caractéri~iq~ es ~ )ol~ees et elles visent la ~; r~ ~tion g~n~r~le, gualitative, du ph~lu~ e. De plus:
VxO= 210*Janxo*d~t (17) X0-1.2=¦VxO*d~t (18) CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ Force, ~é2~ - - /Couple ~ d~3~ f ¦
Aut~ur: Dan ~ page 9 de 44 ¦
Pour utiliser ces valeurs calculées dans des situations réelles, il est n~ceC~ire d'intro-duire les C~ cv~ructives et de foncti~ ,. mv,ll du mobile et du cv.l~,.li~ur force, dépl~ eul / couple. Les valeurs reelles sont:
aM= M*R*~2*(anX0) (l9 VM= M*R*~*(20*VxO~ ~20) XN= M*R*[20*(X0-1.2)] (21) où: aN - I'accélération du mobile M
VN ~ la vitesse du mobile M
XM - le dépl~cçmPnt du mo~ile M
1.2 dans les relations (18) et (21) le~ l'abscisse du point A (fig.2) pour ~t=0, en valeurs ves, pour ~=0.2:
1.2= (R+e) ~R= (R+~*R) /R=(l~)/l (22~
Donc, la CO..~ * d'après l'axe des ahsci~ses de la force CC;llllifUge ill~lhlle au mobi-le M une accélération capable de le déplacer su~ une direction privilégiée - la ligne qui unit les axes du stator et du rotor, la c~ n~ ayant le sens de l'axe du rvtor vers l'axe du stator. Ce fait s'P~pliqn~ par une moyenne non-nulle sur une pé~iode de la cvl~ te d'après l'axe des r~'i~S de la force centrifuge et donc de la cv.llpo~.le anx. La valeur de la mv.~vl~l v de anx sur une période - anxmoy, est:
2~ (n+l) ~n anxmoy= 21 * J anx*d~t (23) 2~n~n L'intégrale indéfinie de anx est:
Janx*d~t= ~1 ~ *arctan~ ~ *tan~t) + ~*sin~2*~t) +
+ 2*~ 2*sin2~t*sin~t- 1 ~ *[~t+arcsin(~*sin~] + Const. 124) Pour l'inte~valle d'integration défini on obtient:
2 ~ (n~ n J anx*d~ 2~ *2*n (25) 2 ~n~n D~nc: anxmoy= ~ -(1- ~2) (26) Donc, la valeur moyenne de anx dépend ceUl~m~nt de ~ - I'el.cell~ é relative, qui est un palalll~lle constructif. Pour ~=0.2 on obdent ~ y-0.098979486.
_, CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C .~ For~e, D~ / Couple ~ ; d~...... ,J~r ¦
- I Auteur: Da~ Anghel I page 10 de 44 Dans la figure S sont p~ es la 0.16 - anxR~Y~ courbe et les valeurs numériques pour an~moy 0.14 - / en r~ cl,ul~ de ~. Les valeurs de ~ ont éte choi-0.12 - / sies dans le domaine 0.01.. 0.33, des valeurs ~ ~~ . / faciles à réaliserte~hniq~,e.~ .1 On le~ ue la 0.08 ~ n~1~nre prati~lu~dll linéaire de anxmoy 0~06 - / par rapport à ~. Ce fait a une imp~, ~ ce prati-0 02 - / que particulière patce qu'il imrliqll~ une relation pratiquement linéaire entre l'exçentri<;ité et la O. oo ~ J ~
.01 .05 .09 .13 .17 .21 ,zs .zg ,33 force de tractionoude ~ tion. L'~ Pntn~d-té peut être modifiée c."~ .ollement, par des moy ~ I ar~ solutic~ns co~ tiYes classiques, déplac~ant .01 .004999 .12 .059782 .23 .113438 I'axe du rotor sur la direction pri~ giée.
.02 .oossss .13 .064723 .24 .118220 .03 .014997 .14 .069654 .25 .122983 .04 .019992 .15 .074573 .26 .127725 Dans le cas du mobile et du conver-.05 .024984 .16 .079481 .27 .132446 tisseur avec les cara~ ques ~ u~-~ives et .06 .029973 .17 .084376 .28 .137142 .07 .034957 .18 .08925g .29 .141816 de f~nctl~ M, m, R et ~7 la valeur .08 .039936 .19 .094127 .30 .146464 ~e~le de l'accélération du mobile est:
.os .044909 .20 .098979 .31 .151086 .lo .049874 .21 .103816 .32 .155680 ~ 2- ~- 2 .11 .054833 .22 .108636 .33 .160245 aMmed= ( ~ ) * m*R*~2 (27 Figure 5 -- La valeur moyenne de la co,.. p~ d'après l'axe des ~ (la direcdon privilégiée) de la force ce~ ;ruge qui i~ c ceKe accéleration au mobile est:
Fcxm~d= - (l-~ ) *m*R*~2 (28) Pour les valeurs n-lm~riques: ~=0.2; m=lkg; R=0.lm; et pour 3600roymin c'est-a-dire ~=2*~*60=120*~(rad/s), on obtient FCxmed=l4o6.72 N=143.4kgf.
L'utilisation d'un se~ll rouleau présente les suivants désa~ tages.
~ lâ force obtenue est variable dans le temps et ne peut être utilisee comme force de ~u~ n. Sa ~ltili~tion comme force de traction est incul~vl~ble.
- I'espace ~c,pvl~le dans le stator est peu utilisé, la pa~e acdve étant seulement la zone de contact rouleau - stator.
La solution pour éviter ces d~a~ ~ est l~tilisatian d'un rotor avec plusieurs rvuleaux. La figure 1 présente un convertisseur avec un rotor ayant six rouleau~. Les rouleaux étant déphas~s entre eux de 60~ t360~ 6), les forces développées par les rouleaux seront elles aussi d~phasé~
avec le meme angle.
_, ¦ le C .~l Force, Dép! ~ / Couple ~ descrip~f ¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 11 de 44 ¦
1.6 L'effet de l'action c~l~c~mi~l~e des 1,4 - ~ S12anx ~anx~ forces produites par plusieurs rouleaux en 1.2 - ~ 1 . f mouvement est pr~ènte dans la figure 6 et 1,0 - ~/ $2anxO l'annexe 3. Sont pr~se 1~ 'es les courbes et les 0. 8 ~ valeurs numériques des comp~es anx des f J accélér~ti~ -- -l~srapportéespourdes 0 2 ~ ~ ~,~41 ~a convertisseurs ayant 1; 2; 3; 4; 6 et 12 rouleaux.
0 0 ~ / J nx1 Les calculs ont été effectués pour l'excentricité
-0.2 ~ ~ relative ~=0.2.
-0 6 ~ t Dans un e- ~!e de rouleaux, les 0 100 200 300 400 forces centrifu~es plùd~u~s par les rouleaux en ~igure 6 lllW~m~ ~itionnent g~n~tli~u~.lle.. o Les CO-~ S de ces forces d'après les axes de coordormées s~a~litirmnent algébriquement. Les cu..lpo~lles anx des aceel~ ivns norm~l~
l~pul~s s'~d-lit;~ rvlll elles aussi algébri4ue.,l~ n~ Utilisant les relations (12) et (lSa), on peut -écrire:
F~rx= ~ FCX(i)=m*R*~2* ( ~ anxi~ =m*R*~2*S~n)anx(p) ~2g) i=l i=l OU: FT~ - la force produite par le cvll.elli~ sur la direction privilégiée Fc~ - la force produite par un rouleau de l'e~ le sur la direction privilégiée n - le nomb~e de rv~le~ de l'en~mble - I'indice d'é.lull~,~on des r~
S(n~anx(p) - la somme (S~ des c~mp~te,s anx des accélérations normales rapportées (valeurs ~;,....11 ,nf~) des rouleaux de l'el~ml)!e, pvur n Ivul~u~, p étant la co lific~ti<!n de la pvsition initiale du premier rouleau de l'ensemble en sens antihoraire.
On a pris en calcul un nom~re ~ de douze loL~I~ ayant un d~p!u Ive de 360~:12=30~
entre eux. La position initiale du premier rouleau des dou~e est p=O donc 0*30~=0~ et du douzième rouleau est p= l l donc 11 *30~=330~. La fonction anx devient anx(p). Cw~ à
cette position initiale, I'~r~ de la fonction anx(p) relative au rouleau avec la position p devient:
~t+p*300 (30) S'additionnent les valeurs x;.. ~ (le meme ~t) des anx pour tous les rouleaux d'un ell$e Ll_, en o7~s~ 1 ainsi la variation dans le temps de S~n)anxf~O - la somme des compo santes anx des ar~ '...lions n~ es lap~l~s. Le d~ e entre deux rouleaux c~ n~cutif~
d'un conve.li~ ayant n rouleaux est de 360~:n. Si le premier rouleau d'un co~Yt;l~eLIL ayant trois rouleaux occupe la position 1, c'est-a-dire 30~, le suivant occu~la la position 30~~360~:3=1~0~ c'est-à~ire 150~:30~=5, donc la position 5 et le troisième rwleau la position 9.
Dans la ~ll~se à la fin du tableau (annexe 3) colde~ll les valeurs numériques pour dirré~nLes S(n~anx(p), on ~ ldn~u~ les valeurs prati~u~n~ .h~s des celles-ci pour les co~ ayant 4; 6 ou 12 ro~ Dans la ~,I~Lèse est ple~ t~ la différence entre le mi~ .. ou le ~ .,.. de S~n)anx~p) et une valeur moyenne obtenue par la mllltil)lic~ion de CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ ~.li~ Force, D.,~r; ~ / Couple ¦ ~ d~s~.;t,til' ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 12 de 44 ¦
-anxmoy (voir la relation 26) produit par un rouleau avec le nombre de rouleaux du conver-tisseur. Ce mode de calcul de la valeur moyenne est possible parce que les effets des rouleaux sont cumulatifs. Les valeurs obtenues pour la moyenne par cette méthode (moy(int)) sont identiques avec celles obtenues par le calcul statistique de la moyenne ~AVG). ~n pourcentage, I'ordre de grandeur de la différence entre le m~ximllm ou le ~..illil..,,l.~ de S(n)anx(p) et la valeur moyenne ainsi ~1ele,i..il.~e est de:
- + 1% pour 4 rouleaux - + 1*102% pour 6 rouleaux - + 1*108% pour 12 rouleaux donc des valeurs prati~lu~ nl con~t~ntes.
En conclusion, la solution de l'utilisation de plusieurs rouleaux résout les deux desiderata: forces pratiquement c()l~ e~ dans le temps et une conlplele utilisation de l'espace disponible dans le stator.
Pour le convertisseur ayant les caractéristiques: ~=0.2; m=lkg; R=0.lm; ~,~=2*n*60rad/s et n rouleaux, on obtient, par multiplication avec n de la valeur calculée avec la relation (28), les valeurs suivantes:
- pour 4 rouleaux Ftot= 4*FC7~ d= 573,6kgf - pour 6 rouleaux Ftot= 6*FC,~,n,d= 860,4kgf - pour 12 rouleaux Ftot=12*FC,nn~d=1720,8kgf Donc, avec un convertisseur ayant douze rouleaux, qui peut être inscrit dans un cylindre ayant le diamètre de 0.3m, la hauteur de 0.2m et le poids d'environ 0. ltt, on obtient une force de traction ou de ~ eJ~ ion pratiquement constante dans le temps, de 1.7tf, liée au dispositif.
L'action de la force FTX produite par le com~e~ seul (voir relation 29), engendre le déplacement du mobile M sur la direction de l'axe des ~hscicees et en même temps, la force FT7~
produit un travail mécanique de translation lequel doit être égal à l'énergie fournie par le moteur df~;n~ Glllbll~ On peut écrire:
tf tf tf Wif=¦ dt*dt=JFTx* dt*dt=Eif=fT(t~* d~*dt (31) ti ti ti où: Wif - le travail mécanique de translation produit par la force FT~ qui entraîne le mobile M
i,f - initial, final (indices) ti~tf - le moment initial respectivement hnal Elf - I'énergie mécanique de rotation produite par le moteur d'ell~ ellle x~t) - le déplacement ~la translation) du mobile M
T(t) - le couple moteur d(t, - le déplacement angulaire (la rotation) de l'arbre moteur Étant donné que:
dW/dt=P(t) - la puissance nécessaire pour effectuer le travail mécanique dx/dt=vM(t) - la vitesse de translation du mobile M sur la direction de l'axe des abscisses d~/dt=~(t) - la vitesse angulaire de rotation de l'arbre moteur le C~ Force, n~p~ / Couple ¦ l''' .- .; d~
Auteur: Dan Anghel ¦ page 13 de 44 J
on peut écrire: P(t~=FT~vM(~='l'(t~*(l)(t~ (32) ou sous forme ~ fe~ ielle: P(t)*dt=FT~*d~=T(tl*d~ (33) Donc, pour que la force FTX produise le déplacemell~ du mobile M, il est nécessaire que par l'il~lnl...c~ re du convertisseur, le déplact;l--c-ll de la force PT~ génère un couple "-T(t,"
opposé au couple moteur "T(t,", d'où le nom de conve-Lib~eul force, déplacement / couple. On doit le~ uer que le facteur ~=dfl/dt ne peut etre infln.on~ é parce qu'on peut prendre en considération seulement des régimes de rol~c~ r l.,n~ statior~aires du moteur, donc avec d~/dP~=const, et non pas des régimes llal~LOil~,~. D'ail~eurs, en mo lifi~nt ~ on modifie la force FT~ genérée par le CUn~
L'élément actif du cùl~v~ force, d~placeme,~t / couple est le rouleau. Il utilise l'énergie mécanique de rotation foumie par le moteur pour effectuer un travail m~c~niqll~ de tr~n~l~ti~n par le d~plac~ t du mobile M. Le rouleau se déplac~/a sur une ~ oi~e l~ul~-de la cv..~ )n des mouvements de rotation du rouleau sur le stator et de translation du mobile M.
Les n~t~i~s utilisées dans le p~r~phe qui suit n'ont aucune cu le~ n~e formelle dans d'autres p~r~gr~phec de cette d~ ;on et les relations l"~lh~ iq~es ne sont pas null~ aulées.
On étudiera le mouvement d'un point maténel m sur une ~ .ilt; dé~mie par l'éq Y=Y(x) ou x=~c(t3 et Y=Y(~) en r~ é~.,~ n E~ liqlle en fonction du temps.
On définit:
- v"- dx et v = dy les projectians de la vitesse sur l'axe des ~1~ i~ dt r dt respectivement des ordonnées dv~ d2x d5 d2 ~ les projections de l'accélération sur - a,= dt =--2 et ap= d =--2 I'axe des ~ es respe~;tivem~n~ des Des relations précé~le..l~s on déduit:
dy= v~ et la relation inverse dx= v~
dx v" dy r~, d2y v~*a,~,- vr$a~ dQX v,~,$a~- r~a,~
d~ V3 et d~2 v~r .
¦ le Cr ~.tiw Force, DIépr - / Couple ¦ r~ d~ t~f ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 14 de 44 ¦
y La représentation graphique de la courbe y=y(") est présentée dans la figure 7. Les notations ont la suivante signification:
C - le centre de c~,u,b~ co.l~n~l~-l à la position du point m ~, ~ Flt~ Rc - le rayon de Coulbul~ correspondant à la R / position du point m Xf, C Rc~; Rcy - les projections du rayon de C~lUIbUl~;
~ / RCy x sur l'axe des abs-:i~s respectivement des y ~a ordonnées RCX XC; YC - les coordonnées du centre de courbure o - I'angle d'inclinaison du rayon de coulbule Figure 7 par rapport à l'axe des a~i~ses F(t) - force associée au point m, parallèle à l'axe des abscisses Le rayon de courbure et les coordonnées du centre de c~ulbule C se d~rmi~elll.
(dy) (dy) (dy) ¦K¦ - d2X ; C X d2 ; YC=Y- dy dy2 dy2 dy2 _ où: - K est la COUIl~Ule de la courbe y(x) coll~ndante à la position du point m. - x et y sont les coordonnées du point m.
D'après la figure 7 on déduit:
RCx X-X = _ l +(dX /d~2 _ VX2+V2 d * /dy2 vy* ax- Vx* ay RC =y-y= (dX /dy)* [l+(dx /d~2] vx2+vy2 d2X /dy2 Vy* aX- VX* ay Le déplacement du point m sur la courbe y(,~ est en fait une succession de rotations ;~f.'ill;le~
males autour des centres i~ f~i~s de rotation, qui sont les centres de courbure de la courbe y(") coll~ d~nts à chacune des p~xitions du point m sur la courbe. Le travail mécarique effectué par la force F(t) associée au point m est une somme de travaux m~c~niqutos de rotation il~lilexi~..,...~ autour des centres i..~ s de rotation. La force F(t) étant parallèle avec l'axe des abscisses, le bras de levier de la force ~ra la projection du rayon de courbure sur l'axe des ord--nnee~, donc R~". Le déplacement angulaire du point m autour du centre de CV~bUlC est donné par la modification de l'angle d'incli,. i~ -l. du rayon de coull,ul~ par rapport à l'axe des ahsci~, donc l'angle o, le déplacelllt;lll i,.ii..i~i...~l étant d~.
¦ le C~ ti~ Foroe, Dét~'~ / Couple ¦ I~f~ ~ t d~l;"tir ¦
I Auteur: Dan Angbel ¦ page 15 de 44 1 ~
Le moment de la force F(t) correspondant à une position det~ ée du point m est:
~t)= ~t) *R~
, L'angle o peut etre défini: a=arctan--=arctan _ x R~x V
~, ~ r~
donc: ~=- darctan-- $dt=- V~*ax vx*a,~df df v~, v2~ v2 Le travail mécanique infinit~imz-1 sera:
dW= ~t) * do=~t) ~R~* do= - ~t)* V~ dt= - ~t)* dX
Donc le travail mécanique effectué par la rotation de la force F(t) autour du centre i~ de rotation, c'est-à-dire T(t~*da, est égal au travail mécanique effectué par la translation, correspon-dante à la rotation, de cette force sur une direction parallèle à elle meme, c'est-à-dire F(t)*dx.
Donc d.p.d.v. énergétique, le mouvement du point m et de la force associée a un caractère dual:
de rotation et de tr~n~1~ti~n Le signe "-" est dû aux collvelllions mathématiques collc~ tll la variation des abscisses et des angles.
, ~. , Le mouvement du rouleau repré~nte un cas particulier de la situation générale decrite dans le p;~ra~r~ph~ précédent. La trajectoire du rouleau résulte de la combinaison des mouve-ments de rotation du rouleau sur le stator et de translation du mobile M. La conclusion concer-nant la dualité d.p.d.v. énergétique d'un mouvement quelconque est donc applicable dans le cas du mouvement effectué par le rouleau. Donc, le travail mécanique effectué par la translation du rouleau et de sa force associée est saisi à l'arbre du convertisseur comme étant produit par un moment (d'une force) qui effectue un mouvement de rotation autour des centres i~ ss de rotation. Le déplacement du mobile sur lequel est installé le cwlv~ i~ul induira donc à l'arbre du convertisseur un couple résistant, opposé au couple moteur, d'où le nom de c~lv~lli~u force, déplacement J couple.
La puissance nécessaire à l'arbre du convel~i~ul force, déplacement / couple pour que le rouleau puisse effectuer un travail m.-c~nique, conformément à la conclusion déduite précédemment, est:
P tx =dW~X/dt=Fcx*vrx (34) OU:
Ptx - la puissance nécessaire pour le déplacement du mobile M au long de l'axe des abscisses wtx - le travail mécanique effectué par le même déplacement du mobile M
FCX- la composante d'après l'axe des abscisses de la force centrifuge développée par le rouleau vrx - la composante d'après l'axe des abscisses de la vitesse du rouleau Conformément aux relations (12); (14) et (lSa) on peut écrire:
Fcx=m*R*~2*anx (35) ¦ le C~ L Force, Dtp~- / Couple ¦ ~ d~s~.;"til ¦
I Auteur: Dan Anghel I page 16 de 44 1 -La composante '/vr,~'/ de la vitesse du rouleau, peut etre définie:
VrX = VM + VX ( 3 6 ) OU:
VM - la vitesse de déplacement du mobile le long de l'axe des abscisses v,~ - la c<,~ e d'après l'axe des abscisses de la vitesse du rouleau dans son mouvement sur le stator, cc~ e définie par la relation (8a) La relation (34) devient:
PtX=FCX* (VM+VX) =FCX*VM+FCX*VX=PX+PrX (3 ) OU:
P,~ - la ~ ~i~.ce nec.~ite pour le déplacement du mobile sous l'action de la force développée par le rouleau Pl,~ - la puissance n~ces~ire pour le mouvement du rouleau sur le stator quand le mobile M est en repos Pour VM=O, donc le mobile M en état de repos, on peut écrire:
PtX=Prx=Fcx*vx Le mobile M étant en repos, pour réaliser le mouvement du rouleau sur le stator il n'est pas nécessaire un apport continu d'énergie de l'extérieur, s'~gi~nt, dans un régime stationnaire (~=const.), d'une oscillation de la puissance sur la durée d'une période (rotation), I'intégrale sur une période (I'énergie, le travail mécanique) étant nulle.
2(n+11n 2(n+1)n 2(n+1)n Donc, en repos: Wtx= J PtX*dt= J PrX*dt= J Fcx*vx*dt=o 2nn 2nn 2nn En conclusion, la puissance n~ce~ire pour déplacer le mobile sous l'action d'un rouleaux est donnée par le premier terme:
PX= FCX*VM ( 3 8 ) et elle dépend seulement de la force générée par le rouleau et de la vitesse de déplacement du mobile M sur lequel est installé le convertisseur.
Dans la pratique on ~ tingll~ les suivants états du mobile M:
- de repos - de mouvement à vitesse co~ e - de mouvement uniformément accéléré
Dans le régime de repos, I'énergie qu'on doit fournir au mobile est nulle. Le régime de mouve-ment à vitesse c~ est un cas particulier, avec accélération nulle, du régime de mouve-ment u---ronllément accéléré. A cause de son caractère général, on dé~~ inel~ l'expression de la puissance nt~c~ire à l'arbre du convelli~w pour ce den~ier cas.
CA 02203937 l997-04-29 ¦ le C~ .~.; . Force, D~p ~1 /Couple ¦ A~ de~criptif ¦
¦ Auteur: Dan Anghel ¦ page 17 de 44 ¦
C~c n~ ons que sous l'action d'un conv~ r avec plusieurs rouleaux, qui génère une force de traction pr~ e~ nl cor~nt~, le mobile se déplace ul~ir~ e~ accéléré avec l'ac-céleration aM=const. La vitesse du mobile est:
vM=a~*t=a~*(~t)*(~-l) (39) o~:
t - la durée de déplac~ h,t du mobile avec l'acc~lér~ion aM
~*t=~t - l'angle décrit par l'arbre du convertisseur ou un rouleau quelconque (voir figure 2) A partir des relations (35); (383 et (39), o~ obtient la puissance necec~ire pour l'entrai-nement d'un seul rouleau:
Px=~*R*~*au*(~t)*anx (40) On rell~l~ue que m et R sont des c~ t~-l~ cv~ ives du convertisseur et ~ et aM sont des cv~ s de régime de foncti~~ nL Pour l'analyse qualitative de la ~ e P,~ l~ece pour l'~ntra1n~m.~nt d'un rouleau, on introduit la notion de p~lifi~nce l<lppullee "px":
px=(~t)*anx (41) donc:Px=m~R*~*au*px (4 25 - px0~ La figure 8 et l'annexe 4 ~ bcnlenl la ~~ courbe et le tableau des valeurs numériques de 20 - la pni~n( e ~ e px pour le rouleau ayant / ~ la position inidale 0 c'est-à-dire 0~, donc px0. La t0 - f~, f ~ valeur de l'excentricité relative prise en calcul J 1~ f ~ est ~=0.2. L'intervalle de calcul est de tr~is pé-~ \ ,1 ~ riodes, donc 1080~. On ~ al4ue l'au~llL.l~lior -5 - ~ de l'~ml~lihldç de la pni~nre l~pul~e px0 -10 - ~f ~ d'une période à l'autre. Cette ~ ion -15 ~ s'ç~rliqllr par l'~u~ ti~n proportionnelle à0 0. 2 0. 4 0. 6 0. 8 1 la vitesse de la plli~nr~ nr~e~ite pour le Flgure 8 déplacement du mobile M.
Dans le cas du mouvement à vitesse c~ , VM=C~hSt., la relation ~40) devient:
Px=m*R*~2*v~*anx ~3) I,es pl~licl~ quatre facteurs étant c~ t~, la variation dans le temps de la ~ r~nrcç~ e pour l~e~ r~el~l du rouleau est donnée par anx. Donc, I'~plilude de la pl~i~nce ne variera plus d'une période à l'aut~e, anx étant décrite par une fonction périodique. D.p.d.v.
physique, un mvu~,~."elll à vitesse c~ impliq~l~ une p li~nce n~cç~ire pour le d~ cerl,~,.,l du mobile, c~
¦ le Cc~ Force, D~' f Couple ¦ r~ ~ ~ d~.i,Jtir ¦
Auteur: Dan Anghel¦ page 18 de 44 ¦
l~tant donné que le CO~ dispose de plusieurs rouleaux, les pllie.~s~nces n~e~ es pour leur ~nl et donc l'~ a~.l~,menl du mobile M, s'additionnent. Cette somme de p~lie~e~nr,ç~, qui sont déphas~es dans le temps, lepl~elll~ la p~ e n~e totale PT~
nécessaire à l'arbre du convertisseur pour le déplacement du mobile M:
n ~ n PTX ~ Px(i) m R*~ aM ~ PXiJ
où: n - le nombre de rouleaux du convertisseur i - indice d'r....~n~ ion des rouleaux Les premiers quatre facteur~s de la relation (44) étant c. ,~ .t~j, on peut faire l'analyse qualita-tive de la pui~C~nre. totale PT~ en analysant le dernier facteur qui lepr~ e la somme des p~ res rapportées (valeurs e~imlllt~n~es) collei,~l~.1A-.t~s aux rouleaux du convertisseur et qu'on note "S(n)px(p)":
S(n)pX(P)=~PXi ( où: i = 1 S - somme (S) de px p - la c~1ific~tion de la position initiale du premier rauleaux de l'el~m~!e (voir la relation 29) Donc:
P~x=m*R*~*aM*s (n) px (pl (4~ ) En déveIoppant S(n)px(p) conformément aux relations (41) et (45) on obtient:
n n S(n)px(p)=~ (~t) *anx(p)i=((,~t) *~anx(p)i=(~t) *S(n1anx(p) (47) i=l i=l donc une relation linéaire en fonction du temps entre la somme des COlllpO~dnleS anx des accé-lérations normales lappult~,~,S S(n)an~(p) et la somme des ~ r~ pOll~;~ S(n)px(p).
Donc: PTx=m*R*~*aM* (~3t) *s (n) anx (p) (48) En tenant compte des relations (29) et (39) on oWent:
P~x=m*R*~2*S (n) anx (p) *aM* (~*t) * (c.~-l ) =F~X*VM (4g ) c'est-à-dire la relation générale qui l~pl~sellle la plli~nre n~cec~?;re à l'arbre du convertisseur en fonction de la force développée par le convertisseur et de la vitesse du mobile M entraîné
par le convertisseur.
La figure 9 et l'annexe 5 plé~ll~l~l les courbes et le tableau avec les valeurs numéri-ques des S(n)px(p) pour deux groupes de trois rouleaux et pour le groupe résultant de six uul~ ~. L'excentricité relative prise en calcul est ~=0.2. On rell~L~uc que la somme des p~ ~nl~es l~ltées pour le c)l~elLis~lJl avec six r~ ,au~ S6px(p) a une a~ ion p~ti~l~.e.l,e.~1 linéaire dans le temps. Ce fait s'explique par la valeur prati~luemell~ co~ de I le C~ .t Force, D~p' /Couple ~ dcc l.~t ¦
Auteur: Dan Anghel¦ page 19 de 44 ¦
S6anx(p). Col~.. f.\.ent a la relation ~47), la 4 S6px1 variation dans le temps de S6px(p) êst donnée / par le facteur (~t) q~i varie lilleailelllelll dans lê
3 - / temps, le deuxième facteur S6anx(p) étant prati-2.5 - / ~luel~ c~-n~t~nt D.p.d.v. physique, le déplace-2 - / f~S3px1 ment unifoll~l~,.llellt acceléré du mobile M impli~
A ) que l'all~n~ iol~ linéaire dans le temps de la 1 /~ j J p~ n~e nécessaire pour son déplacêment.
O 5 /~7~ Dans lê cas du mouvement avec vitesse O ~ c.~ le, vM=const., la relation (46) deviênt:
Figure 9 PTx=m*R*~2*v~*S~n)anx(p~ (50~
Dans le cas des convertisseurs avec six ou douze rouleaux, parce que S6anx(p) respe~i-ve~,nl S12anx(p) sont prati(lue.ll~.ll c~ es dans le temps, la plli~n~e nécessaire pour le déplace-ment du mobile M et donc l'en~ ,nlelll des rouleaux est Co~ dans le temps. Dans le cas des convertisseurs avec 2; 3 et 4 rouleaux, S2~3;4)anx(p) sont des fonctions periodiques, leur valeurs ~ répétant d'une période à l'autre. D.p.d.v. physique, un muuve~ nL a vites~ c~n~nte, implique une puissance nécessaire pour l'e.lLI~llt;lllèlll du mobile, c~
Le n-ou~nl~,nl d'un mobile impose aussi des décelérations pour réduire la vites~ de del)lacement ou pour l'arrêt du mobile. La force produite par le convertisseur devra freiner le mobile, danc lui i~ r une accélération négative, une decél~,tatinn, ayant le sens OppOSe à la vitesse d'avancement du mobile. Oa peut écrire:
vu= v0-aM*t (5 où: v0 - la vitesse du mo~ile M au début de la décélération L'énergie cinétique du mobile M qui se ~)la~l avec la vitesse v0 sera ~ ....C~ à une valeur cc,ll~,s~ldante à la nouvelle vitesse VM par l'évacuation de l'énergie ~u~ t. L'énergie évacuée est l'énergie produite par le freinage du mobile M. Apparâit donc une p~ qr~e de freinage qui lè~ ,~nle la variation dans le temps de l'énergie cinétique du mobile M, respecti-vement de l'énergie évacuée.
L'énergie cinétique du mobile M est: E= 2*M*VM2= 2*M* (vo-aM* t~ 2 (52) La pui~ lce de freinage sera:
PfX= dE= 2*M* ddt (vO-aM*t)2=M* (vO-a~5*t) * (-a~) =-F~*VM (53 OU: FT - la force totale qui agit sur le mobile M en lui implill~ll une accélération aM, force produite par N c.~ icientiqll~
Donc: F~=M*aMr N~F~ t54) où: FT~ - la force totale produite par les rouleau~ d'un convertisseur (voir la relstion 29) ¦ le C~ Force, Dépr ~ /Couple ~ d~
Auteur: Dan Anghel ¦ page 20 de 44 ¦
La puice~n~e. de freinage à l'arbre d'un convertisseur est:
PTX N = F~*VM (55) c'est-à-dire la relation g~nérale (49), qui .~ip~ e la puix~nce à l'arbre du con~el~i~ul en fonction de la force développée par le c~)l v~lli~ et de la vitesse du mobile M sur lequel est installé le convertisseur.
La p~ ~nce ~ de la relation (55) étant néga~ve, à l'arbre du cvnvelli~eul onaura une énergie disponible qui devra être évacuée pour réaliser le processus de freinage. Cette énergie devra être évacuée par ~ .a~i-.n ou par ~t- rL .~e. Dans la te~hniqu~ actuelle il existe une grande variété de procédés mécaniques, hydrauliques, pn~.lm~tiques, électriques, électro-magnétiques, électl~ l~ e~ etc. de t~ tif)n ou de ~ ~e de l'énergie, ayant des per-form~ncPfi, des le~ m.,ll~ et des prix dans une large gamme de valeurs. Quelques-uns de ces procédés peuvent imposer l'in. l~ n du moteur d'e~ aî~l~lllcllt du convertisseur dans la chaîne énergétique qui produit le freinage.
En conclusi~n, le c~nvelli~;e~ force, d~placG.Ilell~ / couple est un .~ r m~ni inertiel qui produit une force ptatiquement c~ et de direction définie, liee au d;xl,.~i~ir Cette force est ~l~luit~ sans interaction avec le milieu dans lequel ou le support sur lequel évolue le mobile équipé d'un convelli~w et sans réaction avec ou sans perte de masse. La valeur de cette force peut être variée lin~il.,.llcinl en mot1;fi~nt l'.o~c~entri- it~ ou selon une loi du carré en vatiant la vitesse de rotation. Le convertisseur est un dispo~itif téversible, la force ptoduite pouvant etre utilisee tant pour le déplacement ou l'a~e~ion du mobile que pour son freinage ou sa ~lçsc~nt~. Le convertisseur peut assurer au mobile une position stationnaire à
n'.nl~lte quelle distance du sol, p" ~ l.le.ll sans ~n~ n d'énetgie (à l'exception des pettes par ftictions intetnes~. La technologie de fabrication sera similaire à celle des roul~
spécialement en ce qui c~ cellle la précision de l'usinage et le ll~;t. --~<-.l des .~ltf~s Dans toutes les situations d'utili~ti. n d l conv~.li~ul, il est absolument nécessaire de re~r la relation ...~ . entre la ~ ~... e à l'arbre du conve.~ , la force développée par le convertisseur et la vitesse du mobile. Au~l~n~ , par l'emballement ou la décélération du rotor, le f )nr,tiol~ nl~ du cu..~,elli~eul est c~ ,lol..is, de même que la stabilit~é du mobile. Cette nPce.e~;itP impliqu~ra une tres forte i~ l;~l;on du processus de evl~ de et de contrôle du fonctionnement de l'ensemble des c~,llvelli~;~ qui é4ui~l~ t le mobile dans le cas des applications aér~pa~iales, mais ces applirati~ns sont déjà fortement i~o....~i~es Dans le ~ll terrestre le convertisseur sera utilisé pour p~ ; la force de traction n~ce~ pour le d~lac~lnelll du véhicule. I~tant donné que le vecteur force doit etre orien-table en fonction de la llaj~Oilc~ suivie par le véhicule, il est nPcP~ire que le plan dans lequel roulent les rouleaux soit en permanence parallèle au plan des roues directrices. Ce desiderata compliquera d'une façon in~ irl~ e la châ~ne ~ Sm&tique de tran~mi~ion de la p~ ce du moteur d~pl~n~ r~t au c~ ve.l~u.. La grandeur de la force de traction n'est plus limitée par l'a.ll e~-ce avec le SUPP~It de dépl~rem.ont et elle pourra être variée Ih~ilelllenl en modi-fiant l'excentricité. Le moteur thPrmi~l~ à pistons foncti~ nnpra à vitesse co~ e d~nc à des p~~ ,s optimaux et la boite de vitesses ne sera plus nécessaire. I~a p~ c~nce n'etant plus ¦ le Con~Al~ Force, D~pr / Couple ¦ M~ ~ d~;yt;r ¦
Auteur: Dan Anghel I page 21 de 44 L~ c aux roues, le ~irr~rellliel n'est plus n~ce~ire. ~a possibilité de fonctionnement à
vitesse de rotation co~ e ~Imctllà l'utilisation de la turbine comme moteur thermique d'~ntr~1n~ment donc l'utilisation d'un moteur thermique de grand ren-1em~nt, plus simple d.p.d.v. cu ~u;~r, fiable, robuste, avec réponse rapide et à c.. i.x.. -~;on spécifique de combustible reduite. Dans la production de grande série, le coût de production de la turbine sera inférieur au coût de production du moteur th~-rmiqn~ à pistons. En resumé, les avantages de l'utilisation du con-ve~ cul pour les véhicules lcl~ es sont:
a) des coûts de fabrication illrclie.~l~ à cause de la ~ rition de la boîte de vitesses et du di~clcnliel et par l'lltili~tion de la turbine;
b) des coûts d'exploitation illfc.;~ par la réduction de la cu~onl~ ion de c....-b..x~ihle (I'utilisation de la turbine ou du moteur th~rmique à pistons à des paramètres Oplillla~L) et la réduction de l'usure des pneus;
c) la possibilité de Co~ e des véhicules tout-terrain à grande capacité de ~l~h~Lion en terrain accidenté à cause de l'indépen-l~n-~e de la force de traction de l'adhérence au sol;
d) la réduction de la polluti~ par la réduction de la cc~n~omm~tion de cu-nb~tible et le fonctionnement du moteur à des paramètres v~
e) la p.~vaLion des lc~,uul~ énergétiques.
Dans le ~l'dlbpOIl aérien le convertisseur sera utilisé dans une première étape pour ~luile la force de traction (I)loLul~i~)ll) l~...pl~ I'hélice ou le jet du moteur aclolcaclir. Les ~IV~IlllageS sont: la simplification de la construction de l'aéronef, une construction plus comra~ te et la réduction de la col~ AI ion de co ~-~1~.
, Dans un dévelu~.~mc;.ll ultérieur, le convertisseur sera utilisé pour produire la force de nli~lion et la force de traction. A cause des ~lifficnlt~s liées à la production d'un couple antagoniste au couple moteur, pour la stabilité de l'aéronef est n~cçs;~ire le foncti~ el--~nl des c~ vcllisseurs à deux, en paires, en montage anticouple (sens de rotation opposé). En fonction de leur longueur et du mode d'application de la force de x..xle~ ion, on distingue deux types d'aclu. cr~;
a) aéronefs courts avec un mode conccl-lle d'app!ic~tinn de la force de ~ r ~ ion, équivalents à l~élicoptère, et b) aélol~f~ longs avec un mode distriW d'~pplir~ti-)n de la force de ~ n, équivalents à l'avion.
Dans le cas des ~rol~cf~, courts on peut utiliser la ~ ion directe, mécanique, de la puissance, des moteurs aux convertisseurs, chaque moteur ~ un converLisseur. Apparaît la neceseité7 que les moteurs CUI1~D~II~Il~7 à la paire de co.lvc-li~,eul~ en ~ e anticouple, fonctionnent ~im~ r,~,ll à la même vitesse de rotation et avec le même couple mais avec des sens de rotation opposes. Cette n~ceceit~ ov~ ,~L~ le dévelop~ clll~nl d'unenouvelle catégorie de moteurs turbine birotors avec l'équipa.~lion de la charge par l'égalisation des débits de fluide sur les deux rotors, ayant le moment total nul. Pour simplifier la construction de l'aéronef, la variation de la valeur de la force de xllxlr~ tion et de traction ~
réali~ra de plcrclcllce par la variation de la vitesse de rotation. ~'avantage de l~nili~ti~n des convettisseurs est la disparitiorl du rotor à pales, ce qui COI~ ~lnd à la ré~ c~ion de la consom-mation de combustible pour l'ascer sion, le m~intien en position et le d~pl~;el-~.-l de l'aéronef.
La c~uction de l'aér~ef ~ra plus Culllpa~lc et plus robuste que celle de l'hélicoptère.
¦ le C~ Force, I~ / Couple ~ r ~ ~e d~
Auteur: I)an Anghe} ¦ page 22 de 44 ¦
Dans le cas des acr~ ,r~ longs, la foroe de ~ e~ ion sera produite par plusieurspaires de conver~sseurs dis~ibuées au lor~ de l'aéronef. La ~ ;;nn ~.f~ P de la plJi~n~e dès moteurs aux COI~ w~i est in~cept~ t~hni.l.,P~c..l. Il devient necessaire d'e .~/,.. r les ~ pat des moteurs éle~ ; Pour le contrôle rigoureux de la vitesse de rotation, ces moteurs doivent être de type synchrone, pol~ylla~. La chaîne énergé-tique plub~le sera: turbines - ,~,..él~s synchrones - ~ d;~ on en courantcontinu - nndllle~lrs - moteurs ~~ es - convertisseurs. Les tu*~ines, les générateurs, les moteus et les c~ e,~ seront couplés en paires en mc~t~g~ anticouple, fnncti~nnant à la mêrne vitesse de rotation, au même couple mais avec des sens de rotation opposés. Chaque paire de moteurs sera Atj~" ~ par un onduleur. Ln fonction du dé~ I du centre de poids de l'aéronef et des forces pel~wl,all;ces qui peuvent app~~ durant le vol ~co~
ascension~els ou dP~ u.l - -~), cha~que paire de c~ devra ~ lir.( ~ la valeur de la force produite, ind~ ..u.~ des aut~s paires. La variation de la force se léalis~a en modi-fiant la vitesse de rotation, donc en ~orlir; --l la fré~uence de sortie de l~ r~l. La force de traction sera pr~duite par des paires de COl~ ictin-~t~ de celles qui produisent la force de ~u~lentati~. Pour varier la force de traction, on ~odir~ la rl~(~uel~e de sortie de ~ ndlllp~lr ou l'el~centricité du c~ r. Pour le contrôle des mou~e.l.en~ et de l'assiette de l'aéronef et pour contrecarrer l'effet ~.lu.~ ~ des rafales de vent, I'aéronef sera équipé avec des paires de c~lvel(i~eul~ agissant h.J.i~ l k et ver~cale.llenl, pel~ lic~ nl sur la direction de déplacernent. Ces c~xl"el~ devront avoir une réponse rapide et ~ q~ ate à
la valeur de la COI~ ou de la pe~ tion. Leur rotor sera co~ ellemPn~ en mou~m~;lll, le ~ e.l~ du sens et de la v~leur de la force pr~ui~ sera réalisé par la m~ifi~ati~)n de I'excentricite. Toutes ces exigences imposent une très forte ild~ 1;on de la c~ -de de l'aéronef. L~ltili~ffon des cvll-,e.~ presente les suivar~s a~lt~
a) la possibilité de réaliser des ~rwl. ~ de grande capacité et de g~ande vitesse à décollage et ~t . . ;.wa~ vertical;
b~ les ~.~ ltS qui peuvent l~cevoir des ael~l~f~ à décollage et A~ ~ge ver~ical peuvent etre situés dans le proche v~ age ou même à l'intérieur des a~ m~l~li~ls urbaines à
cause de l'absence des pistes de déc~)llae~ ll~e. Donc fin~lRm~nt la r~duction des swfaces de terrain et des in~e~ nRce~ires pour la réalisation de l'aéroport, la réduction du temps de d~lacelllcll~ en~e l'~lggl~"..~'..,~ion u~aine et 1'~ ' ~ll qui la dessert et du temps total ~ce~ e pour un d~pl~eelnf ~-t avec l'aéronef;
c~ la reduction de la c~l..,...1~on énergétique à cause de la ré~ n de la section lldn;~ ~ de l'aéronef par l'absence des ailes, des ~tAbili~ r.~ et de la dérive;d~ la po~ibilit~ de réaliser des s~r~ s de très grande vitesse d cause de la c~ ;lion compacte et de la ~limin-~tion des surfaces sol-mi~s à l~éch .rr~ cinetique (en moins les bords d'attaque des ailes, des ~ ~a~ l - et de la dérive);
e~ I'au ll.~nldlion de la sécurité de vol dans les moments criti~lRs, tels que le ~lf cc.lla~P et l'dt~ par le fait qu'ils ont lieu à une vitesse de ~lfplv~e~ très réduite, meme nulle.
Pour l'utilisation de l'e.ll.Aîll~ élcc~ il faudra résoudre les problèmes a) le grand poids spécifique (5... lOkgf/l~ .f s f Ic~ u~, b) I'imprécision de la réponse en rl~u~llce (erreur 1...3%~ et le contenu riche en ha~noniqlles du courant foumi par les ~nlPllr~
Les derniers dével~ppel.,~;l~ dans le (k~ ;"e des moteurs à courant con~inu sans collPc~ellr (puissances jusqu'à 450kw) et l'utilisation des ~ ia~ cér~miqu~ dans la construc~ion des nl~inP~ élf~~ ~u~h.Jnl ces deux problèmes et élil.lillelw~l les nrullllellr~
¦ le C ~.~eur Foroe, De,~! / Couple ¦ r~ ;t Auteur: Dan Anghel I page 23 de 44 Dans le llal)~yOll spatial (extra-atmosphérique) le c~ e.~ sera utilisé comlne élément de p~ ion ge~ la force nPce~ire à l'ascension du navire. La conception du navire spatial sera similaire aux ~..~ longs. Les avantages de l'utilisation des cu,l~.Lisseurs, en dehors de ceux menti~nnés pour les a'.~,lle~ longs, sont les suivants:
a) la possibilité de l'utilisation de l'énergie nucléaire pour assurer l'énergie élçctriqu.~ n~c~ec~ire pour l'~"~ .r...çl)l des cull~e.li~.,~" avec l'a~ l~ de l'a~ n de plusieurs ordres de gl~ldeul de l'énergie disy~ible au bord du navire;
b) la possibilité du p~eitio~ l gé~t~ti()nn~ine du navire à n illly~l~ quelle hauteur au~essus de la planète par la c~,...~l;on du poids du navire par la force de ~ ;t~ ion générée par les c~ el~beul~. Ce fait rendra po,esible le m~intiPn de la gravité au bord du navire, à une valeur del~..;-.Pe;
c) l'P~i~tPn-e d'un vecteur force lié au navire rendra possible le choix des ~ .ir~,s spatiales qui ~.n~ t le m~intiPn de la gravité au bord du navire durant le vol spatial.
..
Suite: - S ~nnex~, de 1 à 5 (19 pages, de 24 à 42) - Revendications (2 pages~ 43 et 44) Auteur: Dan Anghel Avril 1997 _, CA 02203937 l997-04-29 le Convertisseur Force, Dép'~A~ -nt / Couple ¦Mémoire de~r;lllir Auteur: Dan Anghel ¦page 24 de 44 ~NN~ 1 page 1 de 1 a~t¦ anxo c~tlanxO ~tJanxo ~tl anxO ~tl anxO ~Dt¦ anxO
a~ .44~QO~O~O~Q~60~ 0~.~415512~B 120~0~.~5~18~60~56~18~0~0~.~64~0~0~aO0 24D~ 0~.~51~8~6~0563~00~ 0.415512~B
1.4396140 61 0.3913712 121 -0.5246799 181-0.6399844 241 -0.5122903 301 0.4397841 2 1.4384565 62 0.3673745122 -0.5305191182 -0.6399375242 -0.5057280302 0.4641694 3 1.4365287 63 0.3435375123 -0.5361294183 -0.6398592243 -0.4989126303 0.4886525
A ) que l'all~n~ iol~ linéaire dans le temps de la 1 /~ j J p~ n~e nécessaire pour son déplacêment.
O 5 /~7~ Dans lê cas du mouvement avec vitesse O ~ c.~ le, vM=const., la relation (46) deviênt:
Figure 9 PTx=m*R*~2*v~*S~n)anx(p~ (50~
Dans le cas des convertisseurs avec six ou douze rouleaux, parce que S6anx(p) respe~i-ve~,nl S12anx(p) sont prati(lue.ll~.ll c~ es dans le temps, la plli~n~e nécessaire pour le déplace-ment du mobile M et donc l'en~ ,nlelll des rouleaux est Co~ dans le temps. Dans le cas des convertisseurs avec 2; 3 et 4 rouleaux, S2~3;4)anx(p) sont des fonctions periodiques, leur valeurs ~ répétant d'une période à l'autre. D.p.d.v. physique, un muuve~ nL a vites~ c~n~nte, implique une puissance nécessaire pour l'e.lLI~llt;lllèlll du mobile, c~
Le n-ou~nl~,nl d'un mobile impose aussi des décelérations pour réduire la vites~ de del)lacement ou pour l'arrêt du mobile. La force produite par le convertisseur devra freiner le mobile, danc lui i~ r une accélération négative, une decél~,tatinn, ayant le sens OppOSe à la vitesse d'avancement du mobile. Oa peut écrire:
vu= v0-aM*t (5 où: v0 - la vitesse du mo~ile M au début de la décélération L'énergie cinétique du mobile M qui se ~)la~l avec la vitesse v0 sera ~ ....C~ à une valeur cc,ll~,s~ldante à la nouvelle vitesse VM par l'évacuation de l'énergie ~u~ t. L'énergie évacuée est l'énergie produite par le freinage du mobile M. Apparâit donc une p~ qr~e de freinage qui lè~ ,~nle la variation dans le temps de l'énergie cinétique du mobile M, respecti-vement de l'énergie évacuée.
L'énergie cinétique du mobile M est: E= 2*M*VM2= 2*M* (vo-aM* t~ 2 (52) La pui~ lce de freinage sera:
PfX= dE= 2*M* ddt (vO-aM*t)2=M* (vO-a~5*t) * (-a~) =-F~*VM (53 OU: FT - la force totale qui agit sur le mobile M en lui implill~ll une accélération aM, force produite par N c.~ icientiqll~
Donc: F~=M*aMr N~F~ t54) où: FT~ - la force totale produite par les rouleau~ d'un convertisseur (voir la relstion 29) ¦ le C~ Force, Dépr ~ /Couple ~ d~
Auteur: Dan Anghel ¦ page 20 de 44 ¦
La puice~n~e. de freinage à l'arbre d'un convertisseur est:
PTX N = F~*VM (55) c'est-à-dire la relation g~nérale (49), qui .~ip~ e la puix~nce à l'arbre du con~el~i~ul en fonction de la force développée par le c~)l v~lli~ et de la vitesse du mobile M sur lequel est installé le convertisseur.
La p~ ~nce ~ de la relation (55) étant néga~ve, à l'arbre du cvnvelli~eul onaura une énergie disponible qui devra être évacuée pour réaliser le processus de freinage. Cette énergie devra être évacuée par ~ .a~i-.n ou par ~t- rL .~e. Dans la te~hniqu~ actuelle il existe une grande variété de procédés mécaniques, hydrauliques, pn~.lm~tiques, électriques, électro-magnétiques, électl~ l~ e~ etc. de t~ tif)n ou de ~ ~e de l'énergie, ayant des per-form~ncPfi, des le~ m.,ll~ et des prix dans une large gamme de valeurs. Quelques-uns de ces procédés peuvent imposer l'in. l~ n du moteur d'e~ aî~l~lllcllt du convertisseur dans la chaîne énergétique qui produit le freinage.
En conclusi~n, le c~nvelli~;e~ force, d~placG.Ilell~ / couple est un .~ r m~ni inertiel qui produit une force ptatiquement c~ et de direction définie, liee au d;xl,.~i~ir Cette force est ~l~luit~ sans interaction avec le milieu dans lequel ou le support sur lequel évolue le mobile équipé d'un convelli~w et sans réaction avec ou sans perte de masse. La valeur de cette force peut être variée lin~il.,.llcinl en mot1;fi~nt l'.o~c~entri- it~ ou selon une loi du carré en vatiant la vitesse de rotation. Le convertisseur est un dispo~itif téversible, la force ptoduite pouvant etre utilisee tant pour le déplacement ou l'a~e~ion du mobile que pour son freinage ou sa ~lçsc~nt~. Le convertisseur peut assurer au mobile une position stationnaire à
n'.nl~lte quelle distance du sol, p" ~ l.le.ll sans ~n~ n d'énetgie (à l'exception des pettes par ftictions intetnes~. La technologie de fabrication sera similaire à celle des roul~
spécialement en ce qui c~ cellle la précision de l'usinage et le ll~;t. --~<-.l des .~ltf~s Dans toutes les situations d'utili~ti. n d l conv~.li~ul, il est absolument nécessaire de re~r la relation ...~ . entre la ~ ~... e à l'arbre du conve.~ , la force développée par le convertisseur et la vitesse du mobile. Au~l~n~ , par l'emballement ou la décélération du rotor, le f )nr,tiol~ nl~ du cu..~,elli~eul est c~ ,lol..is, de même que la stabilit~é du mobile. Cette nPce.e~;itP impliqu~ra une tres forte i~ l;~l;on du processus de evl~ de et de contrôle du fonctionnement de l'ensemble des c~,llvelli~;~ qui é4ui~l~ t le mobile dans le cas des applications aér~pa~iales, mais ces applirati~ns sont déjà fortement i~o....~i~es Dans le ~ll terrestre le convertisseur sera utilisé pour p~ ; la force de traction n~ce~ pour le d~lac~lnelll du véhicule. I~tant donné que le vecteur force doit etre orien-table en fonction de la llaj~Oilc~ suivie par le véhicule, il est nPcP~ire que le plan dans lequel roulent les rouleaux soit en permanence parallèle au plan des roues directrices. Ce desiderata compliquera d'une façon in~ irl~ e la châ~ne ~ Sm&tique de tran~mi~ion de la p~ ce du moteur d~pl~n~ r~t au c~ ve.l~u.. La grandeur de la force de traction n'est plus limitée par l'a.ll e~-ce avec le SUPP~It de dépl~rem.ont et elle pourra être variée Ih~ilelllenl en modi-fiant l'excentricité. Le moteur thPrmi~l~ à pistons foncti~ nnpra à vitesse co~ e d~nc à des p~~ ,s optimaux et la boite de vitesses ne sera plus nécessaire. I~a p~ c~nce n'etant plus ¦ le Con~Al~ Force, D~pr / Couple ¦ M~ ~ d~;yt;r ¦
Auteur: Dan Anghel I page 21 de 44 L~ c aux roues, le ~irr~rellliel n'est plus n~ce~ire. ~a possibilité de fonctionnement à
vitesse de rotation co~ e ~Imctllà l'utilisation de la turbine comme moteur thermique d'~ntr~1n~ment donc l'utilisation d'un moteur thermique de grand ren-1em~nt, plus simple d.p.d.v. cu ~u;~r, fiable, robuste, avec réponse rapide et à c.. i.x.. -~;on spécifique de combustible reduite. Dans la production de grande série, le coût de production de la turbine sera inférieur au coût de production du moteur th~-rmiqn~ à pistons. En resumé, les avantages de l'utilisation du con-ve~ cul pour les véhicules lcl~ es sont:
a) des coûts de fabrication illrclie.~l~ à cause de la ~ rition de la boîte de vitesses et du di~clcnliel et par l'lltili~tion de la turbine;
b) des coûts d'exploitation illfc.;~ par la réduction de la cu~onl~ ion de c....-b..x~ihle (I'utilisation de la turbine ou du moteur th~rmique à pistons à des paramètres Oplillla~L) et la réduction de l'usure des pneus;
c) la possibilité de Co~ e des véhicules tout-terrain à grande capacité de ~l~h~Lion en terrain accidenté à cause de l'indépen-l~n-~e de la force de traction de l'adhérence au sol;
d) la réduction de la polluti~ par la réduction de la cc~n~omm~tion de cu-nb~tible et le fonctionnement du moteur à des paramètres v~
e) la p.~vaLion des lc~,uul~ énergétiques.
Dans le ~l'dlbpOIl aérien le convertisseur sera utilisé dans une première étape pour ~luile la force de traction (I)loLul~i~)ll) l~...pl~ I'hélice ou le jet du moteur aclolcaclir. Les ~IV~IlllageS sont: la simplification de la construction de l'aéronef, une construction plus comra~ te et la réduction de la col~ AI ion de co ~-~1~.
, Dans un dévelu~.~mc;.ll ultérieur, le convertisseur sera utilisé pour produire la force de nli~lion et la force de traction. A cause des ~lifficnlt~s liées à la production d'un couple antagoniste au couple moteur, pour la stabilité de l'aéronef est n~cçs;~ire le foncti~ el--~nl des c~ vcllisseurs à deux, en paires, en montage anticouple (sens de rotation opposé). En fonction de leur longueur et du mode d'application de la force de x..xle~ ion, on distingue deux types d'aclu. cr~;
a) aéronefs courts avec un mode conccl-lle d'app!ic~tinn de la force de ~ r ~ ion, équivalents à l~élicoptère, et b) aélol~f~ longs avec un mode distriW d'~pplir~ti-)n de la force de ~ n, équivalents à l'avion.
Dans le cas des ~rol~cf~, courts on peut utiliser la ~ ion directe, mécanique, de la puissance, des moteurs aux convertisseurs, chaque moteur ~ un converLisseur. Apparaît la neceseité7 que les moteurs CUI1~D~II~Il~7 à la paire de co.lvc-li~,eul~ en ~ e anticouple, fonctionnent ~im~ r,~,ll à la même vitesse de rotation et avec le même couple mais avec des sens de rotation opposes. Cette n~ceceit~ ov~ ,~L~ le dévelop~ clll~nl d'unenouvelle catégorie de moteurs turbine birotors avec l'équipa.~lion de la charge par l'égalisation des débits de fluide sur les deux rotors, ayant le moment total nul. Pour simplifier la construction de l'aéronef, la variation de la valeur de la force de xllxlr~ tion et de traction ~
réali~ra de plcrclcllce par la variation de la vitesse de rotation. ~'avantage de l~nili~ti~n des convettisseurs est la disparitiorl du rotor à pales, ce qui COI~ ~lnd à la ré~ c~ion de la consom-mation de combustible pour l'ascer sion, le m~intien en position et le d~pl~;el-~.-l de l'aéronef.
La c~uction de l'aér~ef ~ra plus Culllpa~lc et plus robuste que celle de l'hélicoptère.
¦ le C~ Force, I~ / Couple ~ r ~ ~e d~
Auteur: I)an Anghe} ¦ page 22 de 44 ¦
Dans le cas des acr~ ,r~ longs, la foroe de ~ e~ ion sera produite par plusieurspaires de conver~sseurs dis~ibuées au lor~ de l'aéronef. La ~ ;;nn ~.f~ P de la plJi~n~e dès moteurs aux COI~ w~i est in~cept~ t~hni.l.,P~c..l. Il devient necessaire d'e .~/,.. r les ~ pat des moteurs éle~ ; Pour le contrôle rigoureux de la vitesse de rotation, ces moteurs doivent être de type synchrone, pol~ylla~. La chaîne énergé-tique plub~le sera: turbines - ,~,..él~s synchrones - ~ d;~ on en courantcontinu - nndllle~lrs - moteurs ~~ es - convertisseurs. Les tu*~ines, les générateurs, les moteus et les c~ e,~ seront couplés en paires en mc~t~g~ anticouple, fnncti~nnant à la mêrne vitesse de rotation, au même couple mais avec des sens de rotation opposés. Chaque paire de moteurs sera Atj~" ~ par un onduleur. Ln fonction du dé~ I du centre de poids de l'aéronef et des forces pel~wl,all;ces qui peuvent app~~ durant le vol ~co~
ascension~els ou dP~ u.l - -~), cha~que paire de c~ devra ~ lir.( ~ la valeur de la force produite, ind~ ..u.~ des aut~s paires. La variation de la force se léalis~a en modi-fiant la vitesse de rotation, donc en ~orlir; --l la fré~uence de sortie de l~ r~l. La force de traction sera pr~duite par des paires de COl~ ictin-~t~ de celles qui produisent la force de ~u~lentati~. Pour varier la force de traction, on ~odir~ la rl~(~uel~e de sortie de ~ ndlllp~lr ou l'el~centricité du c~ r. Pour le contrôle des mou~e.l.en~ et de l'assiette de l'aéronef et pour contrecarrer l'effet ~.lu.~ ~ des rafales de vent, I'aéronef sera équipé avec des paires de c~lvel(i~eul~ agissant h.J.i~ l k et ver~cale.llenl, pel~ lic~ nl sur la direction de déplacernent. Ces c~xl"el~ devront avoir une réponse rapide et ~ q~ ate à
la valeur de la COI~ ou de la pe~ tion. Leur rotor sera co~ ellemPn~ en mou~m~;lll, le ~ e.l~ du sens et de la v~leur de la force pr~ui~ sera réalisé par la m~ifi~ati~)n de I'excentricite. Toutes ces exigences imposent une très forte ild~ 1;on de la c~ -de de l'aéronef. L~ltili~ffon des cvll-,e.~ presente les suivar~s a~lt~
a) la possibilité de réaliser des ~rwl. ~ de grande capacité et de g~ande vitesse à décollage et ~t . . ;.wa~ vertical;
b~ les ~.~ ltS qui peuvent l~cevoir des ael~l~f~ à décollage et A~ ~ge ver~ical peuvent etre situés dans le proche v~ age ou même à l'intérieur des a~ m~l~li~ls urbaines à
cause de l'absence des pistes de déc~)llae~ ll~e. Donc fin~lRm~nt la r~duction des swfaces de terrain et des in~e~ nRce~ires pour la réalisation de l'aéroport, la réduction du temps de d~lacelllcll~ en~e l'~lggl~"..~'..,~ion u~aine et 1'~ ' ~ll qui la dessert et du temps total ~ce~ e pour un d~pl~eelnf ~-t avec l'aéronef;
c~ la reduction de la c~l..,...1~on énergétique à cause de la ré~ n de la section lldn;~ ~ de l'aéronef par l'absence des ailes, des ~tAbili~ r.~ et de la dérive;d~ la po~ibilit~ de réaliser des s~r~ s de très grande vitesse d cause de la c~ ;lion compacte et de la ~limin-~tion des surfaces sol-mi~s à l~éch .rr~ cinetique (en moins les bords d'attaque des ailes, des ~ ~a~ l - et de la dérive);
e~ I'au ll.~nldlion de la sécurité de vol dans les moments criti~lRs, tels que le ~lf cc.lla~P et l'dt~ par le fait qu'ils ont lieu à une vitesse de ~lfplv~e~ très réduite, meme nulle.
Pour l'utilisation de l'e.ll.Aîll~ élcc~ il faudra résoudre les problèmes a) le grand poids spécifique (5... lOkgf/l~ .f s f Ic~ u~, b) I'imprécision de la réponse en rl~u~llce (erreur 1...3%~ et le contenu riche en ha~noniqlles du courant foumi par les ~nlPllr~
Les derniers dével~ppel.,~;l~ dans le (k~ ;"e des moteurs à courant con~inu sans collPc~ellr (puissances jusqu'à 450kw) et l'utilisation des ~ ia~ cér~miqu~ dans la construc~ion des nl~inP~ élf~~ ~u~h.Jnl ces deux problèmes et élil.lillelw~l les nrullllellr~
¦ le C ~.~eur Foroe, De,~! / Couple ¦ r~ ;t Auteur: Dan Anghel I page 23 de 44 Dans le llal)~yOll spatial (extra-atmosphérique) le c~ e.~ sera utilisé comlne élément de p~ ion ge~ la force nPce~ire à l'ascension du navire. La conception du navire spatial sera similaire aux ~..~ longs. Les avantages de l'utilisation des cu,l~.Lisseurs, en dehors de ceux menti~nnés pour les a'.~,lle~ longs, sont les suivants:
a) la possibilité de l'utilisation de l'énergie nucléaire pour assurer l'énergie élçctriqu.~ n~c~ec~ire pour l'~"~ .r...çl)l des cull~e.li~.,~" avec l'a~ l~ de l'a~ n de plusieurs ordres de gl~ldeul de l'énergie disy~ible au bord du navire;
b) la possibilité du p~eitio~ l gé~t~ti()nn~ine du navire à n illly~l~ quelle hauteur au~essus de la planète par la c~,...~l;on du poids du navire par la force de ~ ;t~ ion générée par les c~ el~beul~. Ce fait rendra po,esible le m~intiPn de la gravité au bord du navire, à une valeur del~..;-.Pe;
c) l'P~i~tPn-e d'un vecteur force lié au navire rendra possible le choix des ~ .ir~,s spatiales qui ~.n~ t le m~intiPn de la gravité au bord du navire durant le vol spatial.
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Suite: - S ~nnex~, de 1 à 5 (19 pages, de 24 à 42) - Revendications (2 pages~ 43 et 44) Auteur: Dan Anghel Avril 1997 _, CA 02203937 l997-04-29 le Convertisseur Force, Dép'~A~ -nt / Couple ¦Mémoire de~r;lllir Auteur: Dan Anghel ¦page 24 de 44 ~NN~ 1 page 1 de 1 a~t¦ anxo c~tlanxO ~tJanxo ~tl anxO ~tl anxO ~Dt¦ anxO
a~ .44~QO~O~O~Q~60~ 0~.~415512~B 120~0~.~5~18~60~56~18~0~0~.~64~0~0~aO0 24D~ 0~.~51~8~6~0563~00~ 0.415512~B
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_..l / Couple ¦ Mémoire desc~ lir Auteur: Dan Anghel ¦ page 25 de 44 X~ 2 page 1 de 6 ~tl anxO ¦ VxO ¦ XO ~tl anxO I VxO I XO ~tl anxO ¦ VxO I XO
0~ 4~*000 ~0~ 0~00~0~0~ 2~4~0~4~0~ 6~0~ 0.41551~ 0~.~05~5~l~8~ 2~3~3~8~5~l24~-0.~51~8~6~ O~ Q47~9~ 2~9~184 1 1.43961 0.00126 1.20001 61 0.39137 0.05553 1.23482 121 -0.52468 0.04694 1.29267 2 1.43846 0.00251 1.20004 62 0.36737 0.05586 1.23579 122 -0.53052 0.04648 1.29348 3 1.43653 0.00377 1.20010 63 0.34354 0.05617 1.23677 123 -0.53613 0.04601 1.29429 4 1.43383 0.00502 1.20018 64 0.31987 0.05646 1.23775 124 -0.54152 0.04554 1.29509
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~180~-0.~64~000~ 0~.~Q~lS55~i~.3~2~530~240~-0,~51861~ 0~.~0~16~30~ 32441~3~0~0~ 0.~4~15g~ 0.02408~1.2~g~8~98 81 -0.63998 0.01499 1.32556 241 -0.51229 -0.01675 1.32412 301 0.43978 -0.02371 1.29856 182 -0.63994 0.01443 1.32582 242 -0.sO573 -0.01719 1.32382 302 0.46417 -0.02332 1.29815 183 -0.63986 0.01387 1.32607 243 -0.49891 -0.01763 1.32352 303 0.48865 -0.02290 1.29775 184 -0.63975 0.01331 1.32630 244 -0.49184 -0.01806 1.32321304 0.51322 -0.02246 1.29735 185 -0.63961 0.01276 1.32653 245 -0.48450 -0.01849 1.32289 305 0.53785 -0.02200 1.29697 186 -0.63943 0.01220 1.32675 246 -0.47689 -0.01891 1.32256 306 0.56252 -0.02152 1.29659 187 -0.63922 0.01164 1.32696 247 -0.46900 -0.01932 1.32223 307 0.58723 -0.02102 1.29621 188 -0.63898 0.01108 1.32715 248 -0.46083 -0.01973 1.32189 308 0.61194 -0.02050 1.29585 189 -0.63870 0.01052 1.32734 249 -0.45238 -0.02013 1.32154 309 0.63665 -0.01995 1.29550 lgo -0.63839 0.00997 1.32752 250 -0.44363 -0.02052 1.32119 310 0.66133 -0.01939 1.29516 191 -0.63804 0.00941 1.32769 251 -0.43458 -0.02090 1.32082 311 0.68597 -0.01880 1.29482 192 -0.63765 0.00885 1.32785 252 -0.42522 -0.02128 1.32046 312 0.71054 -0.01819 1.29450 193 -0.63722 0.00830 1.32800 253 -0.41556 -0.02164 1.32008 313 0.73503 -0.01756 1.29419 -0.63675 0.00774 1.32814 254 -0.40558 -0.02200 1.31970 314 0.75941 -0.01691 1.29389 ~i~95~ 0.6~3~62~ D~.~0~071~9~ 3~2~8~27~2fi5~ Q~,3g52g~ O~Q~2~23~5~ 3~193~ 3~1~5~ Q.~78~3~6~7~ 0~.~01~623~ 2~936Q
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Auteur: Dan Anghel I page 29 de 44 ANNEXE 2 page 5 de 6 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO
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Iiss~..r Force, Depldc - -nt / Couple ¦ Mémoire desc- i~Jlil Auteur: Dan Anghel ¦ page 30 de 44 NN~ 2 page 6 de 6 ~tl anxO ¦ VxO ¦ Xo ~tl anxO ¦ VxO ¦ X0 ~tl anxO ¦ VxO ¦ X0 ~904~-0~.64~0~0~0~0~07774~ gll43~ 960~ 0~518~61 0.~0~45~8~9~ 97s67l0~0~0~.~4~1551~0~ 38~1~1 2~0~1537 901 -0.63998 0.07718 1.91278 961 -0.51229 0.04544 1.97646 1021 0.43978 0.03848 2.01603 902 -0.63994 0.07662 1.91412 962 -0.50573 0.04500 1.97725 1022 0.46417 0.03887 2.0167 903 -0.63986 0.07606 1.91546 963 -0.49891 0.04456 1.97803 1023 0.48865 0.03929 2.01739 904 -0.63975 0.07550 1.91678 964 -0.49184 0.04413 1.97881 1024 0.51322 0.03973 2.01808 905 -0.63961 0.07495 1.91809 965 -0.48450 0.04370 1.97957 1025 0.53785 0.04019 2.01878 906 -0.63943 0.07439 1.91939 966 -0.47689 0.04328 1.98033 1026 0.56252 0.04067 2.01948 907 -0.63922 0.07383 1.92069 967 -0.46900 0.04287 1.98109 1027 0.58723 0.04117 2.02020 908 -0.63898 0.07327 1.92197 968 -0.46083 0.04246 1.98183 1028 0.61194 0.04169 2.02092 sos -0.63870 0.07272 1.92325 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Auteur: Dan Anghel I page 29 de 44 ANNEXE 2 page 5 de 6 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO 0tl anxO ¦ VxO ¦ XO
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Iiss~..r Force, Depldc - -nt / Couple ¦ Mémoire desc- i~Jlil Auteur: Dan Anghel ¦ page 30 de 44 NN~ 2 page 6 de 6 ~tl anxO ¦ VxO ¦ Xo ~tl anxO ¦ VxO ¦ X0 ~tl anxO ¦ VxO ¦ X0 ~904~-0~.64~0~0~0~0~07774~ gll43~ 960~ 0~518~61 0.~0~45~8~9~ 97s67l0~0~0~.~4~1551~0~ 38~1~1 2~0~1537 901 -0.63998 0.07718 1.91278 961 -0.51229 0.04544 1.97646 1021 0.43978 0.03848 2.01603 902 -0.63994 0.07662 1.91412 962 -0.50573 0.04500 1.97725 1022 0.46417 0.03887 2.0167 903 -0.63986 0.07606 1.91546 963 -0.49891 0.04456 1.97803 1023 0.48865 0.03929 2.01739 904 -0.63975 0.07550 1.91678 964 -0.49184 0.04413 1.97881 1024 0.51322 0.03973 2.01808 905 -0.63961 0.07495 1.91809 965 -0.48450 0.04370 1.97957 1025 0.53785 0.04019 2.01878 906 -0.63943 0.07439 1.91939 966 -0.47689 0.04328 1.98033 1026 0.56252 0.04067 2.01948 907 -0.63922 0.07383 1.92069 967 -0.46900 0.04287 1.98109 1027 0.58723 0.04117 2.02020 908 -0.63898 0.07327 1.92197 968 -0.46083 0.04246 1.98183 1028 0.61194 0.04169 2.02092 sos -0.63870 0.07272 1.92325 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Ii~eur Force, D~F'- ~ - e.~l / Couple ¦ Mémoire dcs~l i"lir Auteur: Dan Anghel ¦ page 32 de 44 ANNEXE 3 page, de 7 ~t anxO ¦ S2anxO I S3anxl ¦ S4anxO S6anxO S12anx 6~o~ D.~4ls~s~l2~8442~ o~ Q3o927835~ o~2s~696~969697~ o~393s7~69l346 ~0~.~5~93814432~99~ .18775382693 61 0.39137123746 -0.12091910290 0.30251094340 0.39412841063 0.59381477526 1.18775382693 62 0.36737454899 -0.13835344582 0.30803666068 0.39438863004 0.59381579833 1.18775382692 63 0.34353754782 -0.15537504956 0.31353170730 0.39465630456 0.59381749099 1.18775382690 64 0.31987451757 -0.17196367010 0.31898102858 0.39493013067 0.59381983469 1.18775382689 0.29639924504 -0.18809960434 0.32436969784 0.39520877478 0.59382280375 1.18775382686 66 0.27312500994 -0.20376371162 0.32968295722 0.39549087970 0.59382636565 1.18775382684 67 0.25006457574 -0.21893743440 0.33490625801 0.39577507130 0.59383048136 1.18775382681 68 0.22723018167 -0.23360281829 0.34002530037 0.39605996514 0.59383510579 1.18775382678 69 0.20463353582 -0.24774253120 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le Convc. li~ .. r Force, Dep'- . o.lt / Couple ¦ Mémoire de~e. il,tir Auteur: Dan Anghel ¦ page 36 de 44 A~ 3 page de 7 c~t anxO I S2anxO ¦ S3anxl I S4anxO S6anxO S12anx ~3~00~ 4}5512~84421 ~-0~.~103~0927~8351~ ~0~.296969~69~6~97~ 0~ 3~3~876~9~1346~ ~0~.~5~93~14432~9~ 87753~82693 301 0.43978412732 -0.08489574609 0.30251094340 0.39363536308 0.59381477526 1.18775382693 302 0.46416938562 -0.06634972119 0.30803666068 0.39340493552 0.59381579833 1.18775382692 303 0.48865247335 -0.04747688709 0.31353170730 0.39318675257 0.59381749099 1.18775382690 304 0.51321681601 -0.02829984477 0.31898102858 0.39298187634 0.59381983469 1.18775382689 305 0.53784542720 -0.00884159229 0.32436969784 0.39279130412 0.59382280375 1.18775382686 3060.56252092644 0.01087450152 0.32968295722 0.39261596349 0.59382636565 1.18775382684 3070.58722555810 0.03082472397 0.33490625801 0.39245670785 0.59383048136 1.18775382681 3080.61194121126 0.05098504596 0.34002530037 0.39231431228 0.59383510579 1.18775382678 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anxO S2anx0 S3anx1 S4anx0 S6anx0 S12anx min -0.64000000000 -0.40000000000 0.19102568842 0.39183673469 0.59381443299 1.18775382666 max 1.44000000000 0.80000000000 0.40278874457 0.40000000000 0.59393939394 1.18775382693 avg 0.09897948557 0.19795897113 0.29693845670 0.39591794227 0.59387691340 1.18775382680 moy(int) 0.09897948557 0.19795897113 0.29693845670 0.39591794227 0.59387691340 1.18775382680 moy-min 0.73897948557 0.59795897113 0.10591276828 0.00408120757 0.00006248041 0.00000000013 max-moy 1.34102051443 0.60204102887 0.10585028787 0.00408205773 0.00006248054 0.00000000013 -le Convertisseur Force, D~p'~ 1/ Couple ¦ Mémoire descriptif Auteur: Dan Anghel ¦ page 38 de 44 A~X~ 4 page 1 de 3 ~tl pxo ~t I pxo ~tl pxo ~tl pxo CDt pxo (Dt I pxo ~0~0 ~o.ooo~o~oo ~6~0~ 0~.~43~5134~130 ~ 0~8~6~1~65~1~8~0~ 2~0~1~06~19~3~40~ 2~17233~0~300~ 2~175~6~2a 1 0.025126 61 0.416674 121 -1.108044 181 -2.021740 241 -2.154818 301 2.310380 2 0.050212 62 0.397538 122 -1.129635 182 -2.032761 242 -2.136042 302 2.446588 3 0.075216 63 0.377739 123 -1.150938 183 -2.043680 243 -2.115963 303 2.584164 4 o.loO100 64 0.357303 124 -1.171955 184 -2.054494 244 -2.094544 304 2.723026 0.124823 65 0.336254 125 -1.192686 185 -2.065201 245 -Z.071745 305 2.863088 6 0.149346 66 0.314617 126 -1.213134 186 -2.075796 246 -2.047526 306 3.004260 7 0.173628 67 0.292418 127 -1.233300 187 -2.086277 247 -2.021850 307 3.146449 8 0.197632 68 0.269682 128 -1.253188 188 -2.096638 248 -1.994677 308 3.289560 9 0.221318 69 0.246435 129 -1.272800 189 -2.106875 249 -1.965968 309 3.433493 0.244649 70 0.222704 130 -1.292139 190 -2.116983 250 -1.935682 310 3.578148 11 0.267588 71 0.198514 131 -1.311208 191 -2.126956 251 -1.903782 311 3.723418 12 0.290098 72 0.173892 132 -1.330011 192 -2.136789 252 -1.870229 312 3.869197 13 0.312143 73 0.148864 133 -1.348553 193 -2.146473 253 -1.834984 313 4.015374 14 0.333688 74 0.123457 134 -1.366836 194 -2.156002 254 -1.798008 314 4.161837 ~15~ 0~,3~546~9~9~ 7~5~ 0~.~097~6~96~l3~5~ 3~84~865~19~5~ 2~ 6~5~3~6~9~2~s5~ 7~S9264~3~l5~ 4~30~84~7~0 16 0.375143 76 0.071607 136 -1.402645 196 -2.174565 256 -1.718715 316 4.455156 7 0.394988 77 0.045216 137 -1.420181 197 -2.183581 257 -1.676324 317 4.601775 18 0.414202 78 0.018550 138 -1.437476 198 -2.192409 258 -1.632054 318 4.748205 19 0.432755 79 -0.008368 139 -1.454536 199 -2.201037 259 -1.585871 319 4.894323 0.450619 80 -0.035511 140 -1.471366 200 -2.209457 260 -1.537740 320 5.040003 21 0.467765 81 -0.062856 141 -1.487971 201 -2.217655 261 -1.487627 321 5.185119 22 0.484168 82 -0.090377 142 -1.504355 202 -2.225622 262 -1.435500 322 5.32954 23 0.499800 83 -0.118052 143 -1.520525 203 -2.233345 263 -1.381328 323 5.473142 24 0.514640 84 -0.145856 144 -1.536485 204 -2.240810 264 -1.325079 324 5.615789 0.528663 85 -0.173767 145 -1.552241 205 -2.248005 265 -1.266726 325 5.757351 26 0.541849 86 -0.201762 146 -1.567798 206 -2.254914 266 -1.206240 326 5.897697
le Convc. li~ .. r Force, Dep'- . o.lt / Couple ¦ Mémoire de~e. il,tir Auteur: Dan Anghel ¦ page 36 de 44 A~ 3 page de 7 c~t anxO I S2anxO ¦ S3anxl I S4anxO S6anxO S12anx ~3~00~ 4}5512~84421 ~-0~.~103~0927~8351~ ~0~.296969~69~6~97~ 0~ 3~3~876~9~1346~ ~0~.~5~93~14432~9~ 87753~82693 301 0.43978412732 -0.08489574609 0.30251094340 0.39363536308 0.59381477526 1.18775382693 302 0.46416938562 -0.06634972119 0.30803666068 0.39340493552 0.59381579833 1.18775382692 303 0.48865247335 -0.04747688709 0.31353170730 0.39318675257 0.59381749099 1.18775382690 304 0.51321681601 -0.02829984477 0.31898102858 0.39298187634 0.59381983469 1.18775382689 305 0.53784542720 -0.00884159229 0.32436969784 0.39279130412 0.59382280375 1.18775382686 3060.56252092644 0.01087450152 0.32968295722 0.39261596349 0.59382636565 1.18775382684 3070.58722555810 0.03082472397 0.33490625801 0.39245670785 0.59383048136 1.18775382681 3080.61194121126 0.05098504596 0.34002530037 0.39231431228 0.59383510579 1.18775382678 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3.596771 228 1.429318 0.934003 2.363321 288 1.179794 1.805454 2.985248 348 2.181591 1.425584 3.607175 229 1.417340 0.956371 2.373711 289 1.206948 1.788696 2.995644 349 2.160051 1.457526 3.617577 230 1.404568 0.979532 2.384100 290 1.235062 1.770977 3.006039 350 2.137386 1.490592 3.627978 231 1.391045 1.003443 2.394488 291 1.264077 1.752356 3.016433 351 2.113666 1.524712 3.638378 232 1.376818 1.028056 2.404874 292 1.293933 1.732892 3.026824 352 2.088965 1.559809 3.648775 233 1.361936 1.053323 2.415259 293 1.324565 1.712649 3.037214 353 2.063362 1.595807 3.659169 234 1.346448 1.079193 2.425642 294 1.355909 1.691692 3.047601 354 2.036935 1.632626 3.669560 235 1.330410 1.105612 2.436022 295 1.387896 1.670089 3.057985 355 2.009768 1.670180 3.679948 236 1.313876 1.132525 2.446400 296 1.4204~5 1.647912 3.068367 356 1.981948 1.708385 3.690333 237 1.296902 1.159874 2.456776 297 1.453513 1.625232 3.078745 357 1.953561 1.747152 3.700714 238 1.279548 1.187601 2.467149 298 1.486996 1.602124 3.089120 358 1.924699 1.786391 3.711090 239 1.261875 1.215645 2.477520 299 1.520828 1.578664 3.099491 359 1.895453 1.826010 3.721463 ~2~40~ 243944~1.243~94~ 2~4~87~888~3~00~}~.554g3~0~ 554~93~0~3.~1Q9859 3~60~ 865916~ .865~9~16~3~.73~18~31 _,
Claims (2)
1. Un dispositif qui génère un vecteur force de valeur pratiquement constante et de direction définie, utilisable comme force de propulsion/traction et/ou de sustentation (portance) en général et plus spécifiquement dans les domaines du transport aérien, spatial, maritime, sous-marin et/ou terrestre, dont les caractéristiques définitoires sont:
~ le vecteur force est lié au dispositif qui le produit, c'est-à-dire:
~ le vecteur force dépend uniquement des caractéristiques du dispositif;
~ le vecteur force est indépendant de l'interaction du dispositif ou du mobile sur lequel le dispositif est installé avec: ~ le milieu environnant dans lequel évolue le mobile;
~ le support sur lequel se déplace le mobile;
~ il n'est pas la conséquence de l'effet de réaction (éjection de matière) avec ou sans perte de masse;
~ le vecteur force est généré en utilisant l'inertie des masses en mouvement sur une courbe convexe (vue de l'extérieur de l'aire délimitée par elle) fermée, matérialisée dans un stator, donc un dispositif inertiel, lequel utilise la force centrifuge comme manifestation des forces d'inertie;
~ le vecteur force est le résultat d'une moyenne non-nulle sur un tour complet du stator (une période) de la force centrifuge produite par chaqune des masses en mouvement sur le stator;
~ la moyenne non-nulle est obtenue par la variation de la force centrifuge produite par chaqune des masses à cause de la variation de la distance entre le centre de rotation à
vitesse angulaire constante et la masse en mouvement sur le stator;
~ le vecteur force a une valeur pratiquement constante pour un nombre suffisamment grand de masses en mouvement sur le stator, masses qui sont disposées à intervalle angulaire défini selon le nombre de masses.
~ le vecteur force est lié au dispositif qui le produit, c'est-à-dire:
~ le vecteur force dépend uniquement des caractéristiques du dispositif;
~ le vecteur force est indépendant de l'interaction du dispositif ou du mobile sur lequel le dispositif est installé avec: ~ le milieu environnant dans lequel évolue le mobile;
~ le support sur lequel se déplace le mobile;
~ il n'est pas la conséquence de l'effet de réaction (éjection de matière) avec ou sans perte de masse;
~ le vecteur force est généré en utilisant l'inertie des masses en mouvement sur une courbe convexe (vue de l'extérieur de l'aire délimitée par elle) fermée, matérialisée dans un stator, donc un dispositif inertiel, lequel utilise la force centrifuge comme manifestation des forces d'inertie;
~ le vecteur force est le résultat d'une moyenne non-nulle sur un tour complet du stator (une période) de la force centrifuge produite par chaqune des masses en mouvement sur le stator;
~ la moyenne non-nulle est obtenue par la variation de la force centrifuge produite par chaqune des masses à cause de la variation de la distance entre le centre de rotation à
vitesse angulaire constante et la masse en mouvement sur le stator;
~ le vecteur force a une valeur pratiquement constante pour un nombre suffisamment grand de masses en mouvement sur le stator, masses qui sont disposées à intervalle angulaire défini selon le nombre de masses.
2. Un dispositif, tel qu'il est défini dans la revendication 1, dont les caractéristiques constructives sont:
~ le stator de section transversale circulaire;
~ le rotor, dont le rôle est d'entraîner les masses en mouvement sur le stator, est composé de deux brides assemblées sur l'axe du rotor, les brides ayant des fentes radiales munies de glissières et disposées à intervalle angulaire constant et défini selon le nombre de masses;
~ des rouleaux cylindriques qui sont les masses qui roulent sur la surface intérieure du stator et dont les axes tournent dans des paliers installés dans des patins qui glissent radialement sur les glissières des brides;
~ l'excentricité de l'axe du rotor (le centre de rotation à vitesse angulaire constante) par rapport à l'axe du stator, ce qui provoque la variation de la distance entre le centre du rotor et le rouleau en mouvement sur le stator, donc la variation de la force centrifuge produite par le rouleau pendant un tour complet du stator et une moyenne non-nulle de cette force sur une période;
~ l'effet cumulatif des composantes des forces centrifuges produites par les rouleaux, la résultante étant dirigée sur la direction qui unit les axes du stator et du rotor et ayant le sens de l'axe du rotor vers l'axe du stator.
~ le stator de section transversale circulaire;
~ le rotor, dont le rôle est d'entraîner les masses en mouvement sur le stator, est composé de deux brides assemblées sur l'axe du rotor, les brides ayant des fentes radiales munies de glissières et disposées à intervalle angulaire constant et défini selon le nombre de masses;
~ des rouleaux cylindriques qui sont les masses qui roulent sur la surface intérieure du stator et dont les axes tournent dans des paliers installés dans des patins qui glissent radialement sur les glissières des brides;
~ l'excentricité de l'axe du rotor (le centre de rotation à vitesse angulaire constante) par rapport à l'axe du stator, ce qui provoque la variation de la distance entre le centre du rotor et le rouleau en mouvement sur le stator, donc la variation de la force centrifuge produite par le rouleau pendant un tour complet du stator et une moyenne non-nulle de cette force sur une période;
~ l'effet cumulatif des composantes des forces centrifuges produites par les rouleaux, la résultante étant dirigée sur la direction qui unit les axes du stator et du rotor et ayant le sens de l'axe du rotor vers l'axe du stator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2203937 CA2203937A1 (fr) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | Le convertisseur force, deplacement/couple |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2203937 CA2203937A1 (fr) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | Le convertisseur force, deplacement/couple |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2203937A1 true CA2203937A1 (fr) | 1998-10-29 |
Family
ID=4160529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA 2203937 Abandoned CA2203937A1 (fr) | 1997-04-29 | 1997-04-29 | Le convertisseur force, deplacement/couple |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA2203937A1 (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061335A1 (fr) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Siegbert Pietschmann | Dispositif d'entrainement et procede pour faire fonctionner ce dispositif d'entrainement |
| WO2008010257A2 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Antonio Romano | appareil avec masses excentriques rotatives pour développer des forces d'inertie unidirectionnelles |
-
1997
- 1997-04-29 CA CA 2203937 patent/CA2203937A1/fr not_active Abandoned
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061335A1 (fr) * | 2002-12-27 | 2004-07-22 | Siegbert Pietschmann | Dispositif d'entrainement et procede pour faire fonctionner ce dispositif d'entrainement |
| WO2008010257A2 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-01-24 | Antonio Romano | appareil avec masses excentriques rotatives pour développer des forces d'inertie unidirectionnelles |
| WO2008010257A3 (fr) * | 2006-07-18 | 2008-03-13 | Antonio Romano | appareil avec masses excentriques rotatives pour développer des forces d'inertie unidirectionnelles |
| US8434379B2 (en) | 2006-07-18 | 2013-05-07 | Antonio Romano | Apparatus with rotating eccentric masses for developing unidirectional inertial forces |
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|---|---|---|---|
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