DISPOSITIF AEROPORTE AIRBORNE DEVICE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR16/60569 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description. The present patent application claims the priority of the French patent application FR16 / 60569 which will be considered as an integral part of the present description.
Domaine Field
La présente demande concerne un dispositif aéroporté pour la conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique . The present application relates to an airborne device for converting the kinetic energy of the wind into mechanical energy.
Exposé de 1 ' art antérieur Presentation of the prior art
Les dispositifs aéroportés utilisés pour la conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique comprennent généralement un cerf-volant ou un aérostat. Un avantage est que de tels dispositifs aéroportés peuvent être utilisés à des altitudes élevées où les vents sont généralement plus puissants et/ou plus réguliers qu'à des altitudes plus faibles. Airborne devices used to convert kinetic wind energy into mechanical energy typically include a kite or aerostat. One advantage is that such airborne devices can be used at high altitudes where the winds are generally stronger and / or more regular than at lower altitudes.
Le dispositif aéroporté peut être utilisé pour la traction d'un véhicule, par exemple un bateau. Le dispositif aéroporté peut être utilisé pour entraîner un générateur électrique. Le générateur électrique peut être porté par le dispositif aéroporté ou être situé au sol. Le dispositif aéroporté forme alors une éolienne aéroportée qui permet la conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie électrique.
La demande de brevet WO2016/012695 décrit un dispositif aéroporté comprenant au moins trois ailes portantes et un dispositif de liaison. Les ailes sont reliées entre elles par des premiers câbles flexibles. Chaque aile est, en outre, reliée au dispositif de liaison par un deuxième câble flexible. Le dispositif de liaison est relié à une base au sol par un troisième câble. Les premiers, deuxièmes et troisième câbles sont tendus lorsque le dispositif aéroporté est mis au vent. The airborne device can be used for traction of a vehicle, for example a boat. The airborne device can be used to drive an electric generator. The electric generator can be carried by the airborne device or be located on the ground. The airborne device then forms an airborne wind turbine that allows the conversion of the kinetic energy of the wind into electrical energy. The patent application WO2016 / 012695 describes an airborne device comprising at least three load-bearing wings and a connecting device. The wings are interconnected by first flexible cables. Each wing is further connected to the connecting device by a second flexible cable. The connecting device is connected to a base on the ground by a third cable. The first, second and third cables are stretched when the airborne device is put to the wind.
Un avantage d'un tel dispositif aéroporté est que le dispositif peut présenter un poids réduit et des dimensions réduites lorsque les ailes ne sont pas déployées, ce qui en facilite le transport tandis que, en fonctionnement, les ailes peuvent être amenées à grande distance les unes des autres de façon à décrire un cercle externe de diamètre élevé, égal ou supérieur au cercle externe décrit par les pales d'une éolienne classique . An advantage of such an airborne device is that the device can have a reduced weight and reduced dimensions when the wings are not deployed, which facilitates transport while, in operation, the wings can be brought to a great distance. each other to describe an outer circle of large diameter, equal to or greater than the outer circle described by the blades of a conventional wind turbine.
Un inconvénient d'un tel dispositif aéroporté est qu'il peut être difficile de commander de façon précise les orientations des ailes en fonctionnement. A disadvantage of such an airborne device is that it can be difficult to precisely control the orientation of the wings in operation.
Résumé summary
Un objet d'un mode de réalisation vise à pallier tout ou partie des inconvénients des dispositifs aéroportés décrits précédemment utilisés pour la conversion de l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. An object of an embodiment is to overcome all or part of the disadvantages of airborne devices described above used for converting the kinetic energy of wind into mechanical energy.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que le dispositif aéroporté a une structure simple. Another object of an embodiment is that the airborne device has a simple structure.
Un autre objet d'un mode de réalisation est que l'orientation en fonctionnement de chaque aile du dispositif aéroporté peut être commandée de façon simple. Another object of an embodiment is that the operating orientation of each wing of the airborne device can be controlled in a simple manner.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif aéroporté comprenant au moins trois ailes portantes et un dispositif de liaison, les ailes étant reliées entre elles par des premiers câbles destinés à travailler seulement en traction, chaque aile étant, en outre, reliée au dispositif de liaison par un deuxième câble destiné à travailler seulement en traction, le
dispositif de liaison étant relié à un troisième câble destiné à être relié à une base, les premiers, deuxièmes et troisième câbles étant tendus lorsque le dispositif aéroporté est mis au vent, le dispositif comprenant, en outre, pour chaque aile au moins un premier élément de levier rigide relié à au moins l'un des premiers câbles et relié à l'aile par un premier système de liaison électromécanique ayant au moins un degré de liberté en rotation et adapté à modifier l'orientation du premier élément de levier par rapport à l'aile. Thus, an embodiment provides an airborne device comprising at least three load-bearing wings and a connecting device, the wings being interconnected by first cables intended to work only in tension, each wing being, in addition, connected to the connection by a second cable intended to work only in tension, the connecting device being connected to a third cable intended to be connected to a base, the first, second and third cables being tensioned when the airborne device is put to the wind, the device comprising, in addition, for each wing at least a first element rigid lever connected to at least one of the first cables and connected to the wing by a first electromechanical connection system having at least one degree of freedom in rotation and adapted to change the orientation of the first lever element relative to the wing.
Selon un mode de réalisation, le premier système de liaison électromécanique a au moins deux degrés de liberté en rotation. According to one embodiment, the first electromechanical link system has at least two degrees of freedom in rotation.
Selon un mode de réalisation, le premier système de liaison électromécanique a au moins deux degrés de liberté en rotation selon des axes perpendiculaires à 10 ~6 pres . According to one embodiment, the first electromechanical link system has at least two degrees of freedom in rotation along axes perpendicular to 10 ~ 6 pres.
Selon un mode de réalisation, le premier élément de levier comprend au moins une première portion tubulaire comprenant des première et deuxième extrémités opposées, l'un des premiers câbles étant relié à la première extrémité. According to one embodiment, the first lever element comprises at least a first tubular portion comprising first and second opposite ends, one of the first cables being connected to the first end.
Selon un mode de réalisation, le premier élément de levier comprend au moins une deuxième portion tubulaire ayant des troisième et quatrième extrémités, un autre des premiers câbles étant relié à la troisième extrémité, les première et deuxième portions tubulaires étant jointives aux deuxième et quatrième extrémités, inclinées l'une par rapport à l'autre et reliées au premier système de liaison électromécanique aux deuxième et quatrième extrémités. According to one embodiment, the first lever element comprises at least a second tubular portion having third and fourth ends, another of the first cables being connected to the third end, the first and second tubular portions being joined to the second and fourth ends , inclined relative to each other and connected to the first electromechanical link system at the second and fourth ends.
Selon un mode de réalisation, la première portion tubulaire est rectiligne, un autre des premiers câbles étant relié à la deuxième extrémité, la première portion tubulaire étant reliée en partie centrale au premier système de liaison électromécanique . According to one embodiment, the first tubular portion is rectilinear, another of the first cables being connected to the second end, the first tubular portion being connected in central part to the first electromechanical connection system.
Selon un mode de réalisation, le dispositif aéroporté comprend, en outre, pour chaque aile, au moins un deuxième élément de levier rigide relié à l'un des deuxièmes câbles et relié à
l'aile par un deuxième système de liaison électromécanique ayant au moins un degré de liberté en rotation et adapté à modifier l'orientation du deuxième élément de levier par rapport à l'aile. According to one embodiment, the airborne device further comprises, for each wing, at least one second rigid lever element connected to one of the second cables and connected to the wing by a second electromechanical connection system having at least one degree of freedom in rotation and adapted to change the orientation of the second lever element relative to the wing.
Selon un mode de réalisation, le deuxième système de liaison électromécanique a au moins deux degrés de liberté en rotation. According to one embodiment, the second electromechanical link system has at least two degrees of freedom in rotation.
Selon un mode de réalisation, le deuxième système de liaison électromécanique a au moins deux degrés de liberté en rotation selon des axes perpendiculaires à 10 ~6 pres . According to one embodiment, the second electromechanical link system has at least two degrees of freedom in rotation along axes perpendicular to 10 ~ 6 pres.
Selon un mode de réalisation, le dispositif aéroporté ne comprend pas d'armature rigide reliant les ailes entre elles et destinée à être soumise, en outre, à des efforts autres que des efforts de traction. According to one embodiment, the airborne device does not comprise rigid reinforcement connecting the flanges together and intended to be subjected, in addition, to efforts other than tensile forces.
Selon un mode de réalisation, chaque aile est reliée à au moins deux autres ailes par au moins deux premiers câbles. According to one embodiment, each wing is connected to at least two other wings by at least two first cables.
Selon un mode de réalisation, le dispositif aéroporté comprend au moins deux paires d'ailes, les deux ailes de chaque paire étant reliées entre elles par l'un des premiers câbles, chaque aile de chaque paire étant reliée à au moins l'une des ailes de l'autre paire par un autre des premiers câbles. According to one embodiment, the airborne device comprises at least two pairs of wings, the two wings of each pair being interconnected by one of the first cables, each wing of each pair being connected to at least one of wings of the other pair by another of the first cables.
Selon un mode de réalisation, l'envergure de chaque aile est comprise entre 5 m et 50 m. According to one embodiment, the wingspan of each wing is between 5 m and 50 m.
Selon un mode de réalisation, au moins l'une des ailes comprend un extrados relié à un intrados par un bord d'attaque, un bord de fuite et des premier et deuxième bords latéraux et le premier élément de levier est relié au bord latéral de l'aile le plus à l'intérieur du dispositif aéroporté lorsque le dispositif aéroporté est mis au vent. According to one embodiment, at least one of the wings comprises an extrados connected to a lower surface by a leading edge, a trailing edge and first and second lateral edges and the first lever element is connected to the lateral edge of the innermost wing of the airborne device when the airborne device is put to the wind.
Selon un mode de réalisation, le deuxième élément de levier est relié à l'intrados de l'aile. According to one embodiment, the second lever element is connected to the underside of the wing.
Selon un mode de réalisation, les premiers, deuxièmes et troisième câbles sont des câbles flexibles. According to one embodiment, the first, second and third cables are flexible cables.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de
réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : These and other features and advantages will be discussed in detail in the following description of modes of particular embodiment made in a non-limiting manner in relation to the attached figures among which:
la figure 1 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'un dispositif aéroporté ; Figure 1 is a perspective view, partial and schematic, of an embodiment of an airborne device;
la figure 2 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un mode de réalisation d'une aile du dispositif aéroporté représenté en figure 1 ; Figure 2 is a top view, partial and schematic, of an embodiment of a wing of the airborne device shown in Figure 1;
les figures 3 et 4 sont respectivement une vue en perspective et une vue en coupe, partielles et schématiques, d'une partie du dispositif aéroporté de la figure 1 illustrant un mode de réalisation d'un élément de levier ; Figures 3 and 4 are respectively a perspective view and a sectional view, partial and schematic, of a portion of the airborne device of Figure 1 illustrating an embodiment of a lever element;
la figure 5 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'une partie du dispositif aéroporté de la figure 1 illustrant un autre mode de réalisation d'un élément de levier ; Figure 5 is a perspective view, partial and schematic, of a portion of the airborne device of Figure 1 illustrating another embodiment of a lever element;
les figures 6A, 6B et 6C sont des vues de côté, partielles et schématiques, de modes de réalisation de l'agencement des câbles entre deux éléments de levier tels que représentés en figure 5 ; Figs. 6A, 6B and 6C are side views, partial and schematic, of embodiments of the cable arrangement between two lever members as shown in Fig. 5;
la figure 7 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'une partie du dispositif aéroporté de la figure 1 illustrant un mode de réalisation d'un autre élément de levier ; Figure 7 is a partial schematic perspective view of a portion of the airborne device of Figure 1 illustrating an embodiment of another lever element;
la figure 8 est une vue de côté, partielle et schématique, de deux ailes du dispositif aéroporté de la figure 1 illustrant la commande de l'orientation des ailes ; Figure 8 is a side view, partial and schematic, of two wings of the airborne device of Figure 1 illustrating the control of the orientation of the wings;
la figure 9 est vue en perspective avec coupe partielle d'une aile illustrant un mode de réalisation d'un système de commande de l'inclinaison de l'élément de levier représenté en figure 3 ; Figure 9 is a perspective view in partial section of a wing illustrating an embodiment of a control system of the inclination of the lever element shown in Figure 3;
les figures 10A et 10B sont des vues en perspective plus détaillées, selon deux directions opposées, d'un mode de réalisation du système de commande représenté en figure 9 ; Figures 10A and 10B are more detailed perspective views, in two opposite directions, of an embodiment of the control system shown in Figure 9;
la figure 11 est vue en perspective avec coupe partielle d'une aile illustrant un mode de réalisation d'un système de commande de l'inclinaison de l'élément de levier représenté en figure 7 ;
les figures 12 et 13 sont respectivement une vue en perspective et une vue de face, partielles et schématiques, d'un autre mode de réalisation d'une aile du dispositif aéroporté représenté en figure 1 ; Fig. 11 is a partially sectioned perspective view of a wing illustrating an embodiment of a tilt control system of the lever member shown in Fig. 7; Figures 12 and 13 are respectively a perspective view and a front view, partial and schematic, of another embodiment of a wing of the airborne device shown in Figure 1;
la figure 14 est une vue de dessus, partielle et schématique, d'un autre mode de réalisation d'une aile du dispositif aéroporté représenté en figure 1 ; Figure 14 is a top view, partial and schematic, of another embodiment of a wing of the airborne device shown in Figure 1;
les figures 15 et 16 sont des vues avec coupe, partielles et schématiques, de modes de réalisation d'un câble du dispositif aéroporté représenté en figure 1 ; Figures 15 and 16 are sectional, partial and schematic views of embodiments of a cable of the airborne device shown in Figure 1;
la figure 17 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'un système de génération d'électricité comprenant le dispositif aéroporté représenté en figure 1 ; et FIG. 17 is a partial schematic perspective view of an electricity generation system comprising the airborne device shown in FIG. 1; and
la figure 18 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'un système de transport comprenant le dispositif aéroporté représenté en figure 1. FIG. 18 is a partial schematic perspective view of a transport system comprising the airborne device shown in FIG.
Description détaillée detailed description
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. Par souci de clarté, seuls les éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. Sauf précision contraire, les expressions "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près. The same elements have been designated by the same references in the various figures. For the sake of clarity, only the elements useful for understanding the described embodiments have been shown and are detailed. Unless otherwise specified, the terms "approximately", "substantially", and "of the order of" mean within 10%, preferably within 5%.
Dans la suite de la description, on appelle diamètre moyen du câble le diamètre du cercle inscrit dans la section droite du câble. Lorsque la section droite du câble est circulaire, le diamètre moyen du câble correspond au diamètre de la section droite du câble. Lorsque la section droite du câble est profilée, le diamètre moyen du câble correspond au diamètre du cercle inscrit dans le profil, et est sensiblement égal à l'épaisseur du profil. In the remainder of the description, the average diameter of the cable is the diameter of the circle inscribed in the cross-section of the cable. When the straight section of the cable is circular, the average diameter of the cable corresponds to the diameter of the cross section of the cable. When the cross section of the cable is profiled, the average diameter of the cable corresponds to the diameter of the circle inscribed in the profile, and is substantially equal to the thickness of the profile.
La figure 1 représente un mode de réalisation d'un dispositif aéroporté 10. Le dispositif aéroporté 10 comprend au moins trois ailes, par exemple de trois à huit ailes 12. De
préférence, le dispositif aéroporté comprend au moins quatre ailes 12. De façon avantageuse, le dispositif aéroporté 10 comprend un nombre pair d'ailes 12. Les ailes 12 sont reliées entre elles par des câbles ou poutres 14, 16 destinés à travailler seulement en traction en fonctionnement. Selon un mode de réalisation, les câbles 14, 16 sont des câbles flexibles. Un câble flexible est un câble qui, sous l'action d'une force extérieure, peut se déformer, notamment se plier, sans se casser ou se déchirer. Le rayon de courbure minimal qui peut être appliqué au câble sans entraîner de déformation irréversible peut dépendre du diamètre du câble. De façon générale, un rayon de courbure supérieur ou égal à 3 m peut être appliqué au câble sans entraîner de déformation irréversible. Pour un câble ayant un diamètre moyen supérieur ou égal à 1,5 cm, un rayon de courbure supérieur ou égal à 1 m peut être appliqué au câble sans entraîner de déformation irréversible. Pour un câble ayant un diamètre moyen supérieur ou égal à 3 mm, un rayon de courbure supérieur ou égal à 30 cm peut être appliqué au câble sans entraîner de déformation irréversible. Il n'y a pas d'armature de liaison soumise à des efforts autres que des efforts de traction reliant les ailes 12 entre elles. A titre d'exemple, dans le cas où le dispositif aéroporté 10 comprend quatre ailes 12, chaque aile 12 est reliée à chaque aile adjacente par un câble flexible 14 et est reliée à l'aile opposée par un câble flexible 16. En outre, chaque aile 12 est reliée à un dispositif de liaison 18 par un câble flexible 20. Le dispositif de liaison 18 est relié à un système d'ancrage, non représenté, par un câble flexible 22. Selon l'application envisagée, le système d'ancrage peut être au sol, sur une bouée, ou sur un navire. Selon un mode de réalisation, le dispositif de liaison 18 comprend une première partie 24 à laquelle sont fixés les câbles 20 et reliée à une deuxième partieFIG. 1 represents an embodiment of an airborne device 10. The airborne device 10 comprises at least three wings, for example from three to eight wings. Preferably, the airborne device comprises at least four wings 12. Advantageously, the airborne device 10 comprises an even number of wings 12. The wings 12 are interconnected by cables or beams 14, 16 intended to work only in traction Operating. According to one embodiment, the cables 14, 16 are flexible cables. A flexible cable is a cable that, under the action of an external force, can deform, including bending, without breaking or tearing. The minimum bend radius that can be applied to the cable without causing irreversible deformation can depend on the diameter of the cable. In general, a radius of curvature greater than or equal to 3 m can be applied to the cable without causing irreversible deformation. For a cable having an average diameter greater than or equal to 1.5 cm, a radius of curvature greater than or equal to 1 m can be applied to the cable without causing irreversible deformation. For a cable having an average diameter greater than or equal to 3 mm, a radius of curvature greater than or equal to 30 cm may be applied to the cable without causing irreversible deformation. There is no binding frame subjected to efforts other than tensile forces connecting the wings 12 between them. For example, in the case where the airborne device 10 comprises four wings 12, each wing 12 is connected to each adjacent wing by a flexible cable 14 and is connected to the opposite wing by a flexible cable 16. In addition, each wing 12 is connected to a connecting device 18 by a flexible cable 20. The connecting device 18 is connected to an anchoring system, not shown, by a flexible cable 22. According to the intended application, the system of Anchorage may be on the ground, on a buoy, or on a ship. According to one embodiment, the connecting device 18 comprises a first part 24 to which the cables 20 are fixed and connected to a second part
26 à laquelle est fixé le câble 22. La première partie 24 est adaptée à pivoter par rapport à la deuxième partie 26 autour de l'axe du câble 22. Le dispositif de liaison 18 peut correspondre à un émerillon.
Chaque aile 12 correspond à une aile portante comprenant un intrados 30 relié à un extrados 32 par un bord d'attaque 34, un bord de fuite 36, un bord latéral extérieur 38, orienté vers l'extérieur du dispositif 10, et un bord latéral intérieur 40, orienté vers l'intérieur du dispositif 10. Chaque aile 12 peut correspondre à une aile profilée, par exemple selon un profil NACA. 26 to which is fixed the cable 22. The first portion 24 is adapted to pivot relative to the second portion 26 about the axis of the cable 22. The connecting device 18 may correspond to a swivel. Each wing 12 corresponds to a supporting wing comprising a lower surface 30 connected to an upper surface 32 by a leading edge 34, a trailing edge 36, an outer lateral edge 38 facing outwardly of the device 10, and a lateral edge 40 inside, oriented towards the inside of the device 10. Each wing 12 may correspond to a profiled wing, for example according to a NACA profile.
Selon un mode de réalisation, le dispositif 10 comprend, pour chaque aile 12 et pour chaque câble 14, un élément de levier 42 reliant l'aile 12 au câble 14. Le dispositif 10 comprend, en outre, pour chaque aile 12, un élément de levier 44 reliant l'aile 12 au câble 16 lorsque le câble 16 est présent. Le dispositif 10 comprend, en outre, pour chaque aile 12, un élément de levier 46 reliant l'aile 12 au câble 20. Selon un mode de réalisation, pour chaque aile 12, les éléments de levier 42 qui relient l'aile 20 aux câbles 14 sont confondus et forment un élément de levier 42 monobloc. Chaque aile 12 comprend, en outre, des moyens, non visibles en figure 1, pour modifier l'inclinaison de chaque élément de levier 42, 44 et 46 par rapport à l'aile 12. According to one embodiment, the device 10 comprises, for each wing 12 and for each cable 14, a lever element 42 connecting the wing 12 to the cable 14. The device 10 further comprises, for each wing 12, an element lever 44 connecting the wing 12 to the cable 16 when the cable 16 is present. The device 10 further comprises, for each wing 12, a lever element 46 connecting the wing 12 to the cable 20. According to one embodiment, for each wing 12, the lever elements 42 which connect the wing 20 to the 14 cables are confused and form a lever element 42 monobloc. Each wing 12 further comprises means, not visible in FIG. 1, for modifying the inclination of each lever element 42, 44 and 46 with respect to the wing 12.
Chaque élément de levier 42, 44 et 46 est monté sur l'aile 12 par un système de liaison électromécanique non visible en figure 1. Selon un mode de réalisation, chaque élément de levier 42, 44 et 46 est monté sur l'aile 12 par un système de liaison électromécanique à au moins un degré de liberté en rotation, de préférence par un système de liaison électromécanique à au moins deux degrés de liberté en rotation. Le système de liaison électromécanique peut ne pas présenter de degré de liberté en translation ou bien présenter également au moins un degré de liberté en translation. Each lever element 42, 44 and 46 is mounted on the wing 12 by an electromechanical connection system not visible in Figure 1. According to one embodiment, each lever element 42, 44 and 46 is mounted on the wing 12 by an electromechanical connection system with at least one degree of freedom in rotation, preferably by an electromechanical connection system with at least two degrees of freedom in rotation. The electromechanical connection system may not have a degree of freedom in translation or may also have at least one degree of freedom in translation.
Chaque élément de levier 42, 44 et 46 peut avoir la forme générale d'un tube éventuellement rectiligne, une extrémité du tube étant reliée à l'aile 12 et le câble associé s' étendant depuis l'extrémité opposée du tube. Each lever element 42, 44 and 46 may have the general shape of an optionally straight tube, one end of the tube being connected to the flange 12 and the associated cable extending from the opposite end of the tube.
Selon un mode de réalisation, chaque câble 14, 16 ou 20 est fixé à une extrémité à l'élément de levier 42, 44 et 46
correspondant. A titre de variante, pour au moins l'un des câbles 14, 16 ou 20, l'élément de levier correspondant 42, 44 et 46 est traversé par une ouverture cylindrique dans laquelle s'étend le câble associé, l'extrémité du câble pouvant alors être fixée à une pièce contenue dans l'aile 12. According to one embodiment, each cable 14, 16 or 20 is attached at one end to the lever element 42, 44 and 46 corresponding. Alternatively, for at least one of the cables 14, 16 or 20, the corresponding lever element 42, 44 and 46 is traversed by a cylindrical opening in which the associated cable extends, the end of the cable can then be attached to a piece contained in the wing 12.
Pour chaque aile 12, les éléments de levier 42 et 44 sont de préférence reliés sensiblement en un même point du bord latéral intérieur 40 de l'aile 12. En outre, pour chaque aile 12, l'élément de levier 46 est de préférence relié à l'aile 12 en un point de l'intrados 30 à distance du bord d'attaque 34, du bord de fuite, du bord latéral extérieur 38 et du bord latéral intérieur 40. A titre de variante, l'élément de levier 46 peut être relié au bord latéral intérieur 40. For each wing 12, the lever elements 42 and 44 are preferably connected substantially at the same point of the inner lateral edge 40 of the wing 12. In addition, for each wing 12, the lever element 46 is preferably connected at the wing 12 at a point on the underside 30 away from the leading edge 34, the trailing edge, the outer side edge 38 and the inner side edge 40. Alternatively, the lever element 46 can be connected to the inner side edge 40.
Le fonctionnement du dispositif aéroporté 10 est le suivant. Sous l'action du vent, représenté schématiquement par la flèche 47, les ailes 12 se déplacent sous l'effet des forces de portance. Les forces centrifuges tendent à écarter les ailes 12 radialement, de sorte que les câbles 14 et 16 sont tendus en permanence. Un mouvement de rotation des ailes 12 est alors obtenu, ce qui est représenté en figure 1 par la flèche 48. Les efforts de portance exercés sur chaque aile 12 se traduisent par une traction des câbles 20, et donc par une traction sur le câble 22. On obtient ainsi une conversion de l'énergie cinétique du vent 47 en énergie mécanique de traction du câble 22. Les ailes 12 du dispositif aéroporté 10 tournent à la manière des pales d'une éolienne au sol. Le présent mode de réalisation est basé sur le fait que, pour une éolienne classique au sol, les parties des pales, qui en fonctionnement sont le plus efficaces pour capter l'énergie cinétique du vent, sont situées près des extrémités libres des pales, là où le couple d'entraînement dû au vent est le plus élevé. Les ailes 12 sont donc situées dans les zones utiles où le couple d'entraînement dû au vent 47 est le plus important et les câbles 14, 16, 20 sont situés dans les zones où le couple d'entraînement dû au vent 47 est réduit. De ce fait, la surface décrite par les ailes 12 au cours de leur mouvement peut
être importante alors que le dispositif aéroporté a une structure simple et une masse réduite. The operation of the airborne device 10 is as follows. Under the action of the wind, shown schematically by the arrow 47, the wings 12 move under the effect of lift forces. The centrifugal forces tend to spread the wings 12 radially, so that the cables 14 and 16 are stretched continuously. A rotation movement of the wings 12 is then obtained, which is represented in FIG. 1 by the arrow 48. The lift forces exerted on each wing 12 result in a pull of the cables 20, and therefore by a traction on the cable 22 This results in a conversion of the kinetic energy of the wind 47 into mechanical traction energy of the cable 22. The wings 12 of the airborne device 10 rotate in the manner of the blades of a wind turbine on the ground. The present embodiment is based on the fact that, for a conventional wind turbine on the ground, the parts of the blades, which in operation are the most effective for capturing the kinetic energy of the wind, are located near the free ends of the blades, there where the driving torque due to the wind is the highest. The wings 12 are therefore located in the useful areas where the wind-driven driving torque 47 is greatest and the cables 14, 16, 20 are located in the areas where the wind-driven driving torque 47 is reduced. As a result, the surface described by the wings 12 during their movement can be important while the airborne device has a simple structure and a reduced mass.
De préférence, le diamètre maximal en fonctionnement du dispositif aéroporté 10 est compris entre 20 m et 200 m, de préférence entre 100 m et 150 m. Le poids du dispositif aéroporté 10, sans compter le câble 22, peut être compris entre 20 kg et 20 tonnes. La vitesse de rotation en fonctionnement des ailes peut être comprise entre 1,5 et 200 tours par minute. Preferably, the maximum operating diameter of the airborne device 10 is between 20 m and 200 m, preferably between 100 m and 150 m. The weight of the airborne device 10, not counting the cable 22, can be between 20 kg and 20 tons. The rotational speed in operation of the wings can be between 1.5 and 200 revolutions per minute.
Au cours de la rotation des ailes 12, les inclinaisons des éléments de levier 42, 44 et/ou 46 peuvent être modifiées. Il en résulte une modification des efforts exercés sur les câbles 14, 16 et/ou 20, ce qui entraîne une modification des positions et orientations relatives des ailes 12 les unes par rapport aux autres . During the rotation of the wings 12, the inclinations of the lever members 42, 44 and / or 46 may be modified. This results in a modification of the forces exerted on the cables 14, 16 and / or 20, resulting in a modification of the positions and relative orientations of the wings 12 relative to each other.
L'utilisation des éléments de leviers 42 et 44 permet de façon avantageuse que, pour chaque aile 12, les câbles 14, 16 appliquent sur l'aile 12 une force globale de traction selon un axe qui coupe sensiblement le centre de gravité de l'aile 12. Ceci permet d'améliorer les performances aérodynamiques de l'aile 12 par rapport à une aile pour laquelle une modification de l'orientation de l'aile est obtenue seulement par des ailerons prévus sur l'aile. En effet, dans ce dernier cas, il peut résulter de 1 ' actionnement des ailerons que les câbles 14, 16 appliquent sur l'aile 12 une force globale de traction selon un axe qui ne coupe pas le centre de gravité de l'aile 12, ce qui génère un couple tendant à aligner l'aile 12 avec l'axe de la force globale de traction des câbles. Il en résulte que les ailerons doivent être actionnés en permanence pour maintenir une orientation modifiée de l'aile, ce qui est moins performant d'un point de vue aérodynamique. The use of the lever elements 42 and 44 advantageously allows, for each wing 12, the cables 14, 16 apply on the wing 12 a global traction force along an axis which substantially cuts the center of gravity of the wing 12. This improves the aerodynamic performance of the wing 12 relative to a wing for which a change in the orientation of the wing is obtained only by fins provided on the wing. Indeed, in the latter case, it may result from the actuation of the fins that the cables 14, 16 apply on the wing 12 a global traction force along an axis that does not cut the center of gravity of the wing 12 , which generates a torque tending to align the wing 12 with the axis of the overall tensile strength of the cables. As a result, the fins must be actuated continuously to maintain a modified orientation of the wing, which is less efficient from an aerodynamic point of view.
La figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation de l'une des ailes 12 du dispositif aéroporté 10 représenté en figure 1. Chaque aile 12 du dispositif aéroporté 10 peut avoir sensiblement la structure représentée en figure 4. L'aile 12 forme une enceinte partiellement creuse et on a
représenté de façon schématique en figure 4 plusieurs éléments disposés dans le volume interne de l'aile 12. L'aile 12 est, par exemple, réalisée en matériaux composites. Les câbles 14, 16, 20 peuvent être réalisés en fibres synthétiques, notamment le produit commercialisé sous l'appellation kevlar. Chaque câble 14, 16, 20 a un diamètre moyen compris entre 3 mm et 15 cm. Les éléments de levier 42, 44, 46 peuvent être réalisés en fibres synthétiques, par exemple en fibres de carbone ou en kevlar. FIG. 2 is a schematic view of an embodiment of one of the wings 12 of the airborne device 10 shown in FIG. 1. Each wing 12 of the airborne device 10 may have substantially the structure shown in FIG. 4. The wing 12 forms a partially hollow enclosure and we have schematically shown in Figure 4 several elements arranged in the internal volume of the wing 12. The wing 12 is, for example, made of composite materials. The cables 14, 16, 20 may be made of synthetic fibers, in particular the product marketed under the name Kevlar. Each cable 14, 16, 20 has a mean diameter of between 3 mm and 15 cm. The lever elements 42, 44, 46 may be made of synthetic fibers, for example carbon fibers or Kevlar.
Dans la suite de la description, on appelle axe longitudinal D de l'aile un axe perpendiculaire aux deux plans parallèles les plus éloignés dont l'un est tangent au bord latéral extérieur 38 et l'autre est tangent au bord latéral intérieur 40. L'envergure E de l'aile 12 est la distance entre ces plans. L'envergure E est comprise entre 5 m et 50 m, de préférence entre 25 m et 35 m. Par ailleurs, on appelle axe transversal T de l'aile un axe dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal D et qui s'étend entre le bord d'attaque avant et le bord d'attaque arrière de l'aile. La corde de l'aile 12, mesurée dans un plan perpendiculaire à 1 ' axe longitudinal D, peut ne pas être constante le long de l'axe D. Selon un mode de réalisation, la corde augmente depuis le bord latéral intérieur 40 jusqu'à une corde maximale puis diminue jusqu'au bord latéral extérieur 38. La corde maximale est comprise entre 0,25 m et 5 m, de préférence entre 1,25 m et 3,5 m. La corde maximale est située sensiblement entre 10 % et 45 %, de préférence entre 15 % et 30 %, de l'envergure depuis le bord latéral intérieur 40. A 50 % de l'envergure depuis le bord latéral intérieur 40, le rapport entre la corde et la corde maximale est compris entre 60 % et 100 %, de préférence entre 70 % et 90 %. L'épaisseur maximale entre l'extrados et l'intrados est comprise entre 7 % et 25 % de la valeur de la corde à cet endroit, de préférence entre 8 % et 15 % de la valeur de la corde à cet endroit. L'aile 12 peut comprendre un vrillage, c'est-à-dire que l'angle entre la corde et un plan de référence, ou angle de calage, peut varier le long de l'axe D. In the remainder of the description, the longitudinal axis D of the wing is called an axis perpendicular to the two most distant parallel planes, one of which is tangential to the outer lateral edge 38 and the other tangential to the inner lateral edge 40. The wingspan E of the wing 12 is the distance between these planes. The span E is between 5 m and 50 m, preferably between 25 m and 35 m. In addition, a transverse axis T of the wing is called an axis in a plane perpendicular to the longitudinal axis D and which extends between the leading edge and the rear leading edge of the wing. The wing cord 12, measured in a plane perpendicular to the longitudinal axis D, may not be constant along the axis D. According to one embodiment, the rope increases from the inner side edge 40 to the longitudinal axis D. at a maximum rope and then decreases to the outer side edge 38. The maximum rope is between 0.25 m and 5 m, preferably between 1.25 m and 3.5 m. The maximum cord is located substantially between 10% and 45%, preferably between 15% and 30%, of the span from the inner side edge 40. At 50% of the span from the inner side edge 40, the ratio between the rope and the maximum rope is between 60% and 100%, preferably between 70% and 90%. The maximum thickness between the upper surface and the lower surface is between 7% and 25% of the value of the rope at this location, preferably between 8% and 15% of the value of the rope at this location. The wing 12 may comprise a twisting, that is to say that the angle between the rope and a reference plane, or wedging angle, may vary along the axis D.
L'aile 12 comprend :
un module de commande 50, comprenant par exemple un processeur ; Wing 12 includes: a control module 50, comprising for example a processor;
des capteurs 52, reliés au module de commande 50, par exemple un capteur de vitesse, un capteur de position de l'aile, par exemple un système de localisation GPS (acronyme anglais pour Global Positioning System) , des gyroscopes, des accéléromètres, un tube de Pitot, des magnétomètres et un baromètre ; sensors 52, connected to the control module 50, for example a speed sensor, a position sensor of the wing, for example a GPS location system (acronym for Global Positioning System), gyroscopes, accelerometers, a Pitot tube, magnetometers and a barometer;
des systèmes de liaison électromécaniques 53, 54, 55, 56, chaque système 53, 54, 55, 56 étant commandé par le module de commande 50 et étant relié à l'un des éléments de levier 42, 44, 46 ; electromechanical link systems 53, 54, 55, 56, each system 53, 54, 55, 56 being controlled by the control module 50 and being connected to one of the lever members 42, 44, 46;
au moins un aileron mobile de bord de fuite, deux ailerons mobiles 57, 58 étant représentés en figure 4 ; at least one movable trailing edge flap, two movable flaps 57, 58 being shown in Figure 4;
un module de communication à distance 59 relié au module de commande 50 ; et a remote communication module 59 connected to the control module 50; and
une batterie d'accumulateurs 60 pour l'alimentation du module de commande 50, des systèmes d'entraînement 53, 54, 55, 56 et des moteurs d' actionnement des ailerons 57, 58. an accumulator battery 60 for supplying the control module 50, drive systems 53, 54, 55, 56 and actuating motors of the fins 57, 58.
A titre de variante, la batterie 60 peut être remplacée par un générateur électrique. A titre de variante, l'énergie électrique pour l'alimentation du module de commande 50, des moteurs 53, 54, 55, 56 d' actionnement des éléments de levier 42, 44, 46 et des moteurs d' actionnement des ailerons 57, 58 peut être amenée à chaque aile via les câbles 20 et 22. Alternatively, the battery 60 may be replaced by an electric generator. As a variant, the electrical energy for supplying the control module 50, the motors 53, 54, 55, 56 for actuating the lever elements 42, 44, 46 and the actuating motors of the fins 57, 58 can be brought to each wing via the cables 20 and 22.
Chaque système d'entraînement 53, 54, 55, 56 est adapté à modifier l'inclinaison de l'élément de levier correspondant 42, 44, 46 par rapport à l'aile 12. Each drive system 53, 54, 55, 56 is adapted to change the inclination of the corresponding lever element 42, 44, 46 relative to the wing 12.
Selon un mode de réalisation, le module de commande 50 de chaque aile 12 est adapté à échanger des signaux à distance, par l'intermédiaire du module de communication 59, avec les modules de commande 50 des autres ailes 12, par exemple selon un procédé de transmission à distance de données du type à haute fréquence. Le module de commande 50 de chaque aile 12 peut, en outre, être adapté à échanger des signaux à distance, par
l'intermédiaire du module de communication 59, avec une station au sol. According to one embodiment, the control module 50 of each wing 12 is adapted to exchange signals remotely, via the communication module 59, with the control modules 50 of the other wings 12, for example by a method remote transmission of data of the high frequency type. The control module 50 of each wing 12 may, in addition, be adapted to exchange signals remotely, by via the communication module 59, with a station on the ground.
La commande de l'incidence et/ou du roulis de chaque aile 12 est réalisée par le module de commande 50 en modifiant l'inclinaison des ailerons 57, 58 et en modifiant l'inclinaison des éléments de levier 42, 44, 46, les câbles 14, 16, 20 restant tendus en fonctionnement entre les ailes 12 ou entre les ailes 12 et le dispositif de liaison 18. Selon un mode de réalisation, l'incidence de chaque aile 12 peut être modifiée de façon cyclique au cours d'une révolution de l'aile 12. Selon un autre mode de réalisation, dans le cas où le dispositif aéroporté 10 est relié à un générateur électrique 46, le fonctionnement du générateur électrique 46 peut comprendre une alternance de premières et deuxièmes phases. Dans chaque première phase, les incidences des ailes 12 sont commandées pour augmenter les efforts de traction exercés par le dispositif aéroporté 10, le dispositif aéroporté 10 s 'éloignant du générateur électrique 46. Dans chaque deuxième phase, les incidences des ailes 12 sont commandées pour réduire les efforts de traction exercés par le dispositif aéroporté 10 sur le câble 22 de façon à pouvoir rapprocher le dispositif aéroporté 10 du générateur 46 en dépensant un minimum d'énergie. The control of the incidence and / or the rolling of each wing 12 is carried out by the control module 50 by modifying the inclination of the fins 57, 58 and by modifying the inclination of the lever elements 42, 44, 46, the cables 14, 16, 20 remaining tensioned in operation between the flanges 12 or between the flanges 12 and the connecting device 18. According to one embodiment, the incidence of each flange 12 may be cyclically modified during a flight. wing revolution 12. According to another embodiment, in the case where the airborne device 10 is connected to an electric generator 46, the operation of the electric generator 46 may comprise an alternation of first and second phases. In each first phase, the impacts of the wings 12 are controlled to increase the tensile forces exerted by the airborne device 10, the airborne device 10 away from the electric generator 46. In each second phase, the impacts of the wings 12 are controlled for reduce the tensile forces exerted by the airborne device 10 on the cable 22 so as to bring the airborne device 10 of the generator 46 by spending a minimum of energy.
Selon un mode de réalisation, les ailerons 57, 58 peuvent ne pas être présents. La commande de l'incidence et/ou du roulis de chaque aile 12 est alors réalisée par le module de commande 50 en modifiant seulement l'inclinaison des éléments de levier 42, 44, 46. La présence des ailerons 57, 58 peut néanmoins être avantageuse. En effet, ils peuvent permettre d'obtenir une modification rapide de l'incidence et/ou du roulis des ailes 12. According to one embodiment, the fins 57, 58 may not be present. The control of the incidence and / or roll of each wing 12 is then performed by the control module 50 by modifying only the inclination of the lever elements 42, 44, 46. The presence of the fins 57, 58 can nevertheless be advantageous. Indeed, they can make it possible to obtain a rapid change in the incidence and / or the rolling of the wings 12.
Les figures 3 et 4 sont respectivement une vue en perspective et une vue en coupe, partielles et schématiques, d'une partie du dispositif aéroporté 10 représenté sur les figures 1 et 2 et illustrant un mode de réalisation de l'élément de levier 42 Figures 3 and 4 are respectively a perspective view and a sectional view, partial and schematic, of a portion of the airborne device 10 shown in Figures 1 and 2 and illustrating an embodiment of the lever element 42
Dans le présent mode de réalisation, l'élément de levier 42 a une forme générale en "V" comprenant deux branches 61 et 62, par exemple de forme tubulaires et rectilignes, jointives à une
extrémité 64 reliée au bord latéral intérieur 40 de l'aile 12 par le système de liaison électromécanique 53. Selon un mode de réalisation, l'angle entre les deux branches 61 et 62 est compris entre 66° et 150°, et dépend notamment du nombre d'ailes 12. La longueur de chaque branche 61, 62 peut être comprise entre 50 cm et 5 m. In the present embodiment, the lever element 42 has a general shape of "V" comprising two branches 61 and 62, for example of tubular and rectilinear shape, joined to a end 64 connected to the inner lateral edge 40 of the wing 12 by the electromechanical connection system 53. According to one embodiment, the angle between the two branches 61 and 62 is between 66 ° and 150 °, and depends in particular on number of wings 12. The length of each branch 61, 62 may be between 50 cm and 5 m.
Le système de liaison électromécanique 53 comprend au moins deux degrés de liberté en rotation selon des axes AR1 et AR2. L'un des câbles 14 est relié à l'extrémité de la branche 61 opposée au système de liaison électromécanique 53 et l'autre câble 14 est relié à l'extrémité de la branche 62 opposée au système de liaison électromécanique 53. Comme cela est représenté en figure 4, dans le présent mode de réalisation, l'un des câbles 14 est fixé dans la branche 62 à l'extrémité de la branche 62 opposée au un système de liaison électromécanique 53 et l'autre câble 14 peut coulisser dans la branche 61, l'extrémité du câble 14 étant relié à un actionneur 67 contenu dans l'aile 12. L'actionneur 67 est adapté à modifier la longueur de la portion tendue du câble 14 à l'extérieur de l'aile 12. Selon un autre mode de réalisation, chaque câble 14 est fixé à l'extrémité de la branche 61, 62 correspondante. La portion tendue du câble 14 à l'extérieur de l'aile 12 est alors constante. The electromechanical linkage system 53 comprises at least two degrees of freedom in rotation along axes AR1 and AR2. One of the cables 14 is connected to the end of the branch 61 opposite to the electromechanical connection system 53 and the other cable 14 is connected to the end of the branch 62 opposite to the electromechanical connection system 53. shown in FIG. 4, in the present embodiment, one of the cables 14 is fixed in the branch 62 at the end of the branch 62 opposite to an electromechanical connection system 53 and the other cable 14 can slide in the branch 61, the end of the cable 14 being connected to an actuator 67 contained in the wing 12. The actuator 67 is adapted to change the length of the stretched portion of the cable 14 to the outside of the wing 12. According to FIG. another embodiment, each cable 14 is attached to the end of the branch 61, 62 corresponding. The stretched portion of the cable 14 outside the wing 12 is then constant.
Selon un mode de réalisation, les axes de rotation AR1 et AR2 sont sensiblement perpendiculaires. L'axe AR1 peut être parallèle à l'axe transversal T de l'aile 12. L'axe de rotation According to one embodiment, the axes of rotation AR1 and AR2 are substantially perpendicular. The axis AR1 may be parallel to the transverse axis T of the wing 12. The axis of rotation
AR2 peut être parallèle à l'axe longitudinal D de l'aile 12. L'aile 12 contient des systèmes d'entraînement, non visibles sur les figures 3 et 4, adaptés à faire pivoter indépendamment l'élément de levier 42 autour de l'axe AR1 et autour de l'axe AR2. AR2 may be parallel to the longitudinal axis D of the wing 12. The wing 12 contains drive systems, not visible in Figures 3 and 4, adapted to independently rotate the lever element 42 around the AR1 axis and around the AR2 axis.
La figure 5 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'une partie du dispositif aéroporté 10 représenté sur les figures 1 et 2 et illustrant un autre mode de réalisation de l'élément de levier 42. FIG. 5 is a partial schematic perspective view of a portion of the airborne device 10 shown in FIGS. 1 and 2 and illustrating another embodiment of the lever element 42.
Dans le présent mode de réalisation, l'élément de levier 42 a la forme générale d'un tube rectiligne relié, sensiblement
en partie centrale, au bord latéral intérieur 40 de l'aile 12 par un système de liaison électromécanique 56. Selon un mode de réalisation, la longueur du tube est comprise entre 50 cm et 3 m. Le système de liaison électromécanique 56 comprend au moins deux degrés de liberté en rotation selon les axes AR1 et AR2 décrits précédemment. Dans le présent mode de réalisation, la liaison entre l'aile 12 et une aile 12 adjacente est réalisée par des premier et deuxième câbles 14, un premier câble 14 relié à une première extrémité du tube 42 et un deuxième câble 14 relié à la deuxième extrémité du tube 42. A chaque extrémité du tube sont donc reliés au moins deux câbles 14 qui s'étendent vers deux ailes 12 différentes. In the present embodiment, the lever element 42 has the general shape of a connected straight tube, substantially in central part, at the inner lateral edge 40 of the wing 12 by an electromechanical connection system 56. According to one embodiment, the length of the tube is between 50 cm and 3 m. The electromechanical link system 56 comprises at least two degrees of freedom in rotation along the axes AR1 and AR2 described above. In the present embodiment, the connection between the wing 12 and an adjacent wing 12 is made by first and second cables 14, a first cable 14 connected to a first end of the tube 42 and a second cable 14 connected to the second end of the tube 42. At each end of the tube are thus connected at least two cables 14 which extend towards two different wings 12.
Dans les modes de réalisation décrit précédemment en relation avec les figures 3 et 5, un pivotement de l'élément de levier 42 autour de l'axe AR1 entraîne par réaction une modification des efforts exercés par les câbles 14 sur l'élément de levier 42 et donc du couple exercé par l'élément de levier 42 sur l'aile 12 autour de l'axe AR1. Ceci entraîne une modification de l'angle d'inclinaison de l'axe longitudinal D de l'aile 12 par rapport à un plan de référence, par exemple un plan passant par le centre de masse de toutes les ailes, et appelé par la suite angle de roulis de l'aile 12. En outre, un pivotement de l'élément de levier 42 autour de 1 ' axe AR2 entraîne par réaction une modification des efforts exercés par les câbles 14 sur l'élément de levier 42 et donc du couple exercé par l'élément de levier 42 sur l'aile 12 autour de l'axe AR2. Ceci entraîne une modification de l'angle d'inclinaison de l'axe transversal T de l'aile 12 par rapport au plan de référence, appelé par la suite angle de tangage de l'aile 12. In the embodiments described previously with reference to FIGS. 3 and 5, a pivoting of the lever element 42 around the axis AR1 causes the reaction to modify the forces exerted by the cables 14 on the lever element 42. and therefore the torque exerted by the lever member 42 on the flange 12 about the axis AR1. This causes a modification of the angle of inclination of the longitudinal axis D of the wing 12 relative to a reference plane, for example a plane passing through the center of mass of all the wings, and called thereafter In addition, a pivoting of the lever element 42 about the axis AR2 causes reaction to modify the forces exerted by the cables 14 on the lever element 42 and thus the torque exerted by the lever member 42 on the flange 12 about the axis AR2. This results in a modification of the angle of inclination of the transverse axis T of the wing 12 with respect to the reference plane, hereinafter referred to as the pitch angle of the wing 12.
Les figures 6A, 6B et 6C représentent, de façon partielle et schématique, des modes de réalisation de l'agencement des câbles 14 entre des premier et deuxième éléments de levier 12 du type représentés en figure 5. En figure 6A, les câbles 14 sont sensiblement parallèles. En figure 6B, pour chaque élément de levier 42, les deux câbles 14 reliés aux deux extrémités de
l'élément de levier 42 se rejoignent pour former un câble unique 14'. L'agencement de la figure 6B permet de réduire le couple induit par l'inclinaison du premier élément de levier 42 sur le deuxième élément de levier 42, et réciproquement, par rapport à l'agencement représenté en figure 6A. En figure 6C, les deux câbles 14 reliés aux deux extrémités du premier élément de levier 42 sont fixés en partie centrale du deuxième élément de levier 42 et les deux câbles 14 reliés aux deux extrémités du deuxième élément de levier 42 sont fixés en partie centrale du premier élément de levier 42. L'agencement de la figure 6C permet de façon avantageuse de supprimer sensiblement le couple induit par l'inclinaison du premier élément de levier 42 sur le deuxième élément de levier 42 et réciproquement. FIGS. 6A, 6B and 6C show, partially and schematically, embodiments of the arrangement of the cables 14 between first and second lever elements 12 of the type shown in FIG. 5. In FIG. 6A, the cables 14 are substantially parallel. In FIG. 6B, for each lever element 42, the two cables 14 connected to the two ends of the lever element 42 join to form a single cable 14 '. The arrangement of Figure 6B reduces the torque induced by the inclination of the first lever member 42 on the second lever member 42, and vice versa, with respect to the arrangement shown in Figure 6A. In FIG. 6C, the two cables 14 connected to the two ends of the first lever element 42 are fixed in the central part of the second lever element 42 and the two cables 14 connected to the two ends of the second lever element 42 are fixed in the central part of the first lever element 42. The arrangement of FIG. 6C advantageously substantially eliminates the torque induced by the inclination of the first lever element 42 on the second lever element 42 and vice versa.
La figure 7 est une vue en perspective, partielle et schématique, d'une partie du dispositif aéroporté 10 représenté sur les figures 1 et 2 et illustrant un mode de réalisation de l'élément de levier 46. FIG. 7 is a partial schematic perspective view of a portion of the airborne device 10 shown in FIGS. 1 and 2 and illustrating an embodiment of the lever element 46.
Dans le présent mode de réalisation, l'élément de levier 46 a une forme générale de tube rectiligne reliée à une extrémité à l'intrados 30 de l'aile 12 par une liaison 70. La liaison 70 comprend au moins deux degrés de liberté en rotation selon des axes AR3 et AR4. Le câble 20 est relié à l'extrémité de l'élément de levier 46 opposée à la liaison 70. Selon un mode de réalisation, le câble 20 est fixé à l'extrémité de l'élément de levier 46. A titre de variante, le câble 20 peut coulisser dans l'élément de levier 46. In the present embodiment, the lever element 46 has the general shape of a rectilinear tube connected at one end to the intrados 30 of the wing 12 by a link 70. The link 70 comprises at least two degrees of freedom in rotation along axes AR3 and AR4. The cable 20 is connected to the end of the lever element 46 opposite to the link 70. According to one embodiment, the cable 20 is fixed to the end of the lever element 46. Alternatively, the cable 20 can slide in the lever element 46.
Selon un mode de réalisation, les axes de rotation AR3 et AR4 sont sensiblement perpendiculaires. L'axe AR3 peut être parallèle à l'axe transversal T de l'aile 12. L'axe de rotation AR4 peut être parallèle à l'axe longitudinal D de l'aile 12. According to one embodiment, the axes of rotation AR3 and AR4 are substantially perpendicular. The axis AR3 may be parallel to the transverse axis T of the wing 12. The axis of rotation AR4 may be parallel to the longitudinal axis D of the wing 12.
L'aile 12 contient des systèmes d'entraînement, non visibles en figure 3, adaptés à faire pivoter indépendamment l'élément de levier 46 autour de l'axe AR3 et autour de l'axe AR4. Selon un mode de réalisation, la longueur de l'élément de levier 46 est comprise entre 50 cm et 5 m.
Un pivotement de l'élément de levier 46 autour de l'axe AR3 entraîne par réaction une modification des efforts exercés par le câble 20 sur l'élément de levier 46 et donc du couple exercé par l'élément de levier 46 sur l'aile 12 autour de l'axe AR3. Ceci entraîne une modification de l'angle de roulis de l'aile 12. En outre, un pivotement de l'élément de levier 46 autour de l'axe AR4 entraîne par réaction une modification des efforts exercés par le câble 20 sur l'élément de levier 46 et donc du couple exercé par l'élément de levier 46 sur l'aile 12 autour de l'axe AR4. Ceci entraîne une modification de l'angle de tangage de l'aile 12. The wing 12 contains drive systems, not visible in Figure 3, adapted to independently rotate the lever element 46 about the axis AR3 and around the axis AR4. According to one embodiment, the length of the lever element 46 is between 50 cm and 5 m. Pivoting of the lever element 46 about the axis AR3 causes reaction to change the forces exerted by the cable 20 on the lever element 46 and thus the torque exerted by the lever element 46 on the wing 12 around the AR3 axis. This causes a modification of the roll angle of the wing 12. In addition, a pivoting of the lever element 46 around the axis AR4 causes by reaction a modification of the forces exerted by the cable 20 on the element lever 46 and therefore the torque exerted by the lever member 46 on the flange 12 about the axis AR4. This causes a modification of the pitch angle of the wing 12.
La figure 8 est une vue de côté, partielle et schématique, de deux ailes 12 du dispositif aéroporté 10 illustrant un mode de réalisation de la commande de l'angle de roulis des ailes 12 en fonctionnement. L'angle de roulis de chaque aile 12 par rapport au plan de référence Pref est commandé en fixant les angles RI de rotation de chaque élément de levier 42 autour de l'axe ARl et les angles R3 de rotation de chaque élément de levier 46 autour de l'axe AR3. Figure 8 is a side view, partial and schematic, of two wings 12 of the airborne device 10 illustrating an embodiment of the control of the roll angle of the wings 12 in operation. The roll angle of each wing 12 with respect to the reference plane Pref is controlled by fixing the rotation angles RI of each lever element 42 around the axis AR1 and the rotation angles R3 of each lever element 46 around of the AR3 axis.
La figure 9 est vue en perspective avec coupe partielle d'une aile 12 dans laquelle on a représenté par un schéma cinématique un mode de réalisation du système de liaison électromécanique 53 entraînant l'élément de levier 42. Dans le présent mode de réalisation, le système de liaison électromécanique 53 comprend un premier moteur Ml dont le carter FIG. 9 is a partial sectional perspective view of a wing 12 in which a kinematic diagram shows an embodiment of the electromechanical linkage system 53 driving the lever element 42. In the present embodiment, FIG. electromechanical connection system 53 comprises a first motor Ml whose housing
74 est fixé à l'armature de l'aile 12 et adapté à entraîner un arbre 76 en rotation autour de l'axe AR2. Le système de liaison électromécanique 53 comprend, en outre, un deuxième moteur M2 dont le carter 78 est fixé à l'arbre de rotation 76 par un dispositif de renvoi rigide 80 et adapté à entraîner un arbre 82 en rotation autour de l'axe ARl. L'élément de levier 42 est fixé à l'arbre 82 sensiblement à 1 ' intersection de 1 ' arbre 82 avec 1 ' axe AR2. 74 is fixed to the armature of the wing 12 and adapted to drive a shaft 76 rotated about the axis AR2. The electromechanical linkage system 53 further comprises a second motor M2 whose housing 78 is fixed to the rotation shaft 76 by a rigid deflection device 80 and adapted to drive a shaft 82 in rotation about the axis AR1 . The lever member 42 is attached to the shaft 82 substantially at the intersection of the shaft 82 with the axis AR2.
Les figures 10A et 10B sont des vues en perspective plus détaillées, selon deux directions opposées, d'un mode de réalisation du système de liaison électromécanique 53 représenté
en figure 9. Le moteur Ml est fixé par un premier élément de bâti 84 à l'aile 12 (l'aile 12 n'étant pas représentée en figure 10B) . Le dispositif de renvoi rigide 80 comprend une pièce 86 en forme de U dont une branche est fixée à l'arbre 76 du premier moteur Ml. L'autre branche de la pièce 86 est montée pivotante, par l'intermédiaire d'un palier 88, sur un arbre 90 solidaire d'un deuxième élément de bâti 92 fixé à l'aile 12. Le deuxième moteur M2 est fixé à la pièce 86, par exemple par des vis 94, de façon que l'arbre de rotation 82 coupe l'axe AR2. La connexion du deuxième moteur M2 avec le module de commande 50 peut être réalisé par une nappe flexible 96. FIGS. 10A and 10B are more detailed perspective views, in two opposite directions, of an embodiment of the electromechanical connection system 53 shown in FIG. in Figure 9. The motor Ml is fixed by a first frame member 84 to the wing 12 (the wing 12 is not shown in Figure 10B). The rigid deflection device 80 comprises a U-shaped part 86 whose branch is fixed to the shaft 76 of the first motor M1. The other branch of the part 86 is pivotally mounted, via a bearing 88, on a shaft 90 secured to a second frame member 92 fixed to the wing 12. The second motor M2 is attached to the piece 86, for example by screws 94, so that the rotation shaft 82 intersects the axis AR2. The connection of the second motor M2 with the control module 50 can be achieved by a flexible sheet 96.
La figure 11 est vue en perspective avec coupe partielle d'une aile 12 dans laquelle on a représenté par un schéma cinématique un mode de réalisation du système de liaison électromécanique 56 de l'élément de levier 46. Dans le présent mode de réalisation, le système de liaison électromécanique 56 comprend un premier moteur M3 dont le carter 98 est fixé à l'armature de l'aile 12 et adapté à entraîner un arbre 99 en rotation autour de l'axe AR3. Le système de liaison électromécanique 56 comprend, en outre, un deuxième moteur M4 dont le carter 100 est relié à l'arbre de rotation 99 par une liaison pivotante 101 autour d'un axe parallèle à l'axe AR4. Le moteur M4 est adapté à entraîner un arbre 102 en rotation. L'arbre 102 entraîne en rotation une vis sans fin d'une liaison hélicoïdale 103. L'élément mobile en translation de la liaison hélicoïdale 103 est relié, par l'intermédiaire d'une liaison pivotante 104, d'axe parallèle à l'axe AR4 à une extrémité de l'élément de levier 46. L'élément de levier 46 est par ailleurs relié par une liaison pivotante 106 d'axe AR4 à l'arbre 76 du premier moteur Ml. La liaison pivotante 106 est situé sensiblement su l'axe AR3. FIG. 11 is a partially sectioned perspective view of a wing 12 in which a kinematic diagram shows an embodiment of the electromechanical linkage system 56 of the lever element 46. In the present embodiment, the electromechanical connection system 56 comprises a first motor M3 whose housing 98 is fixed to the armature of the wing 12 and adapted to drive a shaft 99 rotated about the axis AR3. The electromechanical connection system 56 further comprises a second motor M4 whose housing 100 is connected to the rotation shaft 99 by a pivoting connection 101 about an axis parallel to the axis AR4. The motor M4 is adapted to drive a shaft 102 in rotation. The shaft 102 rotates a worm screw of a helical link 103. The movable element in translation of the helical link 103 is connected, via a pivot connection 104, with an axis parallel to the AR4 axis at one end of the lever element 46. The lever element 46 is further connected by a pivoting connection 106 axis AR4 to the shaft 76 of the first motor Ml. The pivoting connection 106 is located substantially on axis AR3.
A titre de variante, le système d' actionnement 53 de l'élément de levier 42 peut également avoir la structure du système d' actionnement 56 représenté en figure 11. En outre, le système d' actionnement 54 de l'élément de levier 44 peut avoir la
structure du système d' actionnement 53 ou du système d' actionnement 56 décrite précédemment. Alternatively, the actuating system 53 of the lever element 42 may also have the structure of the actuating system 56 shown in FIG. 11. In addition, the actuating system 54 of the lever element 44 can have the structure of the actuating system 53 or the actuating system 56 described above.
Les figures 12 et 13 représentent un autre mode de réalisation de l'aile 12 dans lequel l'aile 12 comprend, en outre, deux dérives 110 qui peuvent comprendre chacune un volet mobile 112. La première dérive 110 se projette en saillie depuis l'extrados 32 et la deuxième dérive 110 se projette depuis l'intrados 30. L ' actionnement du volet mobile 112 de chaque dérive 110 est commandé par le module de commande 50. L ' actionnement du volet mobile 112 permet notamment de commander la position latérale du dispositif aéroporté 10 par rapport au vent 47. Figures 12 and 13 show another embodiment of the wing 12 in which the wing 12 further comprises two fins 110 which may each comprise a movable flap 112. The first fin 110 projects projecting from the extrados 32 and the second fin 110 is projected from the underside 30. The actuation of the movable flap 112 of each fin 110 is controlled by the control module 50. The actuation of the movable flap 112 allows in particular to control the lateral position of the airborne device 10 with respect to the wind 47.
Chaque aile 12 peut être munie d'un système de propulsion. Avant le lancement du dispositif aéroporté 10, les ailes 12 peuvent être disposées sur un support. Le système de propulsion de chaque aile 12 peut être actionné. Ceci entraîne la mise en tension des câbles 14, 16 et la mise en rotation des ailes 12. Sous l'action des efforts de portance, le dispositif aéroporté 10 s'élève dans les airs. Dès que le dispositif aéroporté 10 est exposé à un vent suffisant pour assurer le maintien en altitude et en rotation du dispositif aéroporté 10, les systèmes de propulsion des ailes 12 peuvent être désactivés. Les systèmes de propulsion peuvent, en outre, être actionnés en vol, alors que le dispositif aéroporté 10 est à son altitude de fonctionnement, lorsque la puissance du vent 47 n'est pas suffisante pour maintenir le dispositif aéroporté 10 à cette altitude. Each wing 12 may be provided with a propulsion system. Before launching the airborne device 10, the wings 12 may be arranged on a support. The propulsion system of each wing 12 can be actuated. This causes the tensioning of the cables 14, 16 and the rotation of the wings 12. Under the action of the lift forces, the airborne device 10 rises in the air. As soon as the airborne device 10 is exposed to a wind sufficient to maintain the altitude and rotation of the airborne device 10, the propulsion systems of the wings 12 can be deactivated. The propulsion systems can, in addition, be operated in flight, while the airborne device 10 is at its operating altitude, when the power of the wind 47 is not sufficient to maintain the airborne device 10 at this altitude.
Dans le cas où la portion tendue des câbles 14 et 16 entre les ailes 12 peut être modifiée, lorsque le dispositif aéroporté 10 est élevé du sol jusqu'à une altitude de fonctionnement, les parties tendues des câbles 14, 16, 20 entre les ailes 12 ou entre les ailes 12 et le dispositif de liaison 18 peuvent initialement être réduites pour diminuer l'encombrement du dispositif aéroporté 10. In the case where the stretched portion of the cables 14 and 16 between the wings 12 can be modified, when the airborne device 10 is raised from the ground to an operating altitude, the tensioned parts of the cables 14, 16, 20 between the wings 12 or between the wings 12 and the connecting device 18 may initially be reduced to reduce the size of the airborne device 10.
La figure 14 représente un mode de réalisation de l'aile 12 dans lequel le système de propulsion de l'aile comprend une hélice motorisée 120 qui se projette depuis le bord d'attaque 34
de l'aile vers l'avant de l'aile selon le sens de rotation de l'aile 12 en fonctionnement. L'hélice motorisée 120 peut être commandée par le module de commande 50 ou peut être commandée à distance depuis une station au sol. Un avantage de l'utilisation d'une hélice motorisée est qu'elle permet, en outre, de déplacer le centre de gravité de l'aile 12 vers l'avant selon le sens de rotation de l'aile 12 en fonctionnement. Ceci peut être avantageux pour améliorer la stabilité de l'aile. Selon un mode de réalisation, l'hélice 120 peut être amovible et repliée, au moins en partie, dans l'aile 12 lorsqu'elle n'est pas utilisée. A titre de variante, le système de propulsion peut comprendre un moteur à réaction, notamment un moteur-fusée ou un système de propulsion à air comprimé. FIG. 14 shows an embodiment of the wing 12 in which the propulsion system of the wing comprises a motorized propeller 120 which projects from the leading edge 34 of the wing towards the front of the wing according to the direction of rotation of the wing 12 in operation. The motorized propeller 120 can be controlled by the control module 50 or can be remotely controlled from a ground station. An advantage of the use of a motorized propeller is that it allows, in addition, to move the center of gravity of the wing 12 forward in the direction of rotation of the wing 12 in operation. This may be advantageous for improving the stability of the wing. According to one embodiment, the propeller 120 can be removable and folded, at least in part, in the wing 12 when it is not used. Alternatively, the propulsion system may comprise a jet engine, including a rocket engine or a propulsion system with compressed air.
Chaque aile 12 peut, en outre, comprendre un train d'atterrissage, non représenté, qui permet les déplacements de l'aile 12 au sol. Le train d'atterrissage peut être amovible de façon à être replié, au moins en partie, dans l'aile 12 lorsqu'il n'est pas utilisé. Each wing 12 may further comprise a landing gear, not shown, which allows the movement of the wing 12 to the ground. The landing gear can be removable so as to be folded, at least in part, into the wing 12 when not in use.
La figure 15 représente un mode de réalisation dans lequel chaque câble 14, 16, 20 ou 22 ou au moins l'un des câbles 14, 16, 20 ou 22 a une section profilée comprenant un bord d'attaque 122 et un bord de fuite 124 amincie. Ceci permet notamment de réduire la traînée du câble. De façon analogue, chaque élément de levier 42, 44, 46 peut avoir une section profilée comprenant un bord d'attaque et un bord de fuite amincie. Ceci permet notamment de réduire la traînée de l'élément de levier. Fig. 15 shows an embodiment in which each cable 14, 16, 20 or 22 or at least one of the cables 14, 16, 20 or 22 has a profiled section including a leading edge 122 and a trailing edge 124 thinned. This allows in particular to reduce the drag of the cable. Similarly, each lever member 42, 44, 46 may have a profiled section including a leading edge and a thinned trailing edge. This allows in particular to reduce the drag of the lever element.
La figure 16 représente un mode de réalisation dans lequel chaque câble 14, 16, 20 ou 22 ou au moins l'un des câbles 14, 16 ou 30 comprend, en outre, un noyau 126 contenu dans une enveloppe profilée 128. Le noyau 126 peut être dans un premier matériau et l'enveloppe 128 peut être dans un deuxième matériau, la masse volumique du premier matériau étant supérieure à la masse volumique du deuxième matériau. Ceci permet de rapprocher le centre de gravité du câble vers le bord d'attaque et d'améliorer ainsi la stabilité aérodynamique du câble.
La figure 17 représente un mode de réalisation d'un système de production d'électricité 130 dans lequel le câble 22 du dispositif aéroporté 10 est relié à un générateur électrique 132. A titre de variante, chaque aile 12 peut comprendre un générateur électrique comprenant une turbine entraînée lors du déplacement de l'aile 12. L'énergie électrique produite peut alors être transmise au sol par les câbles 20 et 22. FIG. 16 shows an embodiment in which each cable 14, 16, 20 or 22 or at least one of the cables 14, 16 or 30 further comprises a core 126 contained in a profiled envelope 128. The core 126 may be in a first material and the envelope 128 may be in a second material, the density of the first material being greater than the density of the second material. This allows to bring the center of gravity of the cable towards the leading edge and thus improve the aerodynamic stability of the cable. FIG. 17 represents an embodiment of a power generation system 130 in which the cable 22 of the airborne device 10 is connected to an electric generator 132. Alternatively, each wing 12 may comprise an electric generator comprising a turbine driven during the movement of the wing 12. The electrical energy produced can then be transmitted to the ground by the cables 20 and 22.
La figure 18 représente un mode de réalisation d'un système de transport 140 dans lequel le câble 22 du dispositif aéroporté 10 est relié à un véhicule 132, dans le présent exemple un navire. Le dispositif aéroporté 10 est alors utilisé comme moyen de traction du véhicule 142. Fig. 18 shows an embodiment of a transport system 140 in which the cable 22 of the airborne device 10 is connected to a vehicle 132, in this example a ship. The airborne device 10 is then used as traction means of the vehicle 142.
Divers modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On note que l'homme de l'art peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation et variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, le dispositif aéroporté 10 peut à la fois comprendre un système de propulsion, tel que l'hélice 120 représentée en figure 14, des câbles 14, 16, 20 profilés comme cela est représenté aux figures 15 et 16 et un train d'atterrissage.
Various embodiments with various variants have been described above. It is noted that one skilled in the art can combine various elements of these various embodiments and variants without being creative. In particular, the airborne device 10 can both comprise a propulsion system, such as the propeller 120 shown in FIG. 14, cables 14, 16, 20 profiled as shown in FIGS. 15 and 16, and a train of FIG. landing.