FR2487438A2 - Aubages profiles pour l'entrainement en rotation de coques volumetriques flottantes - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE ADDITION CONCERNE DES GENERATEURS FLOTTANTS UTILISANT L'ENERGIE MOTRICE DE L'EAU ET PERMETTANT L'ENTRAINEMENT DE MACHINES DIVERSES. CES AUBAGES 4 CONSTITUENT LA OU LES ROUES HYDRAULIQUES 14 DE BATEAUX MONOCOQUES, OU ENCORE DE BATEAUX A DEUX OU PLUSIEURS CATAMARANS 15-16 QUI FORMENT VENTURI DE PAR LEUR EVASEMENT 15-16 ET ETRAVE A L'AVANT ET SONT MAINTENUS RIGIDEMENT ET VERTICALEMENT A ECARTEMENT PAR UNE OSSATURE SUPERIEURE HORIZONTALE 17 FORMANT CADRE, CONSTITUEE PAR L'ASSEMBLAGE DE POUTRES COMPOSEES ET SUPPORTANT LES PALIERS DE L'ARBRE 18 DE LA ROUE HYDRAULIQUE 14 DONT LA PERIPHERIE EST PROTEGEE PAR LESDITS CATAMARANS 15, DES MOYENS ASSURANT L'ENTRAINEMENT DE TOUT APPAREIL OU MACHINE FIXE OU NON SUR L'OSSATURE 17. L'INVENTION PEUT ETRE UTILISEE POUR L'ENTRAINEMENT EN ROTATION OU LA PROPULSION DE TOUTES COQUES FLOTTANTES FORMANT GENERATEUR D'ELECTRICITE, POMPE HYDRAULIQUE OU POMPE.

Description

La présente Addition concerne les générateurs flottants utilisant

l'énergie motrice de l'eau et permettant l'entraînement de machines diverses en vue de la production d'énergie électrique,

l'alimentation en eau, l'arrosage...

Selon la Demande de Brevet Français N 79.04464 du 13

*évriè 1979, dont de déposant de la présente Addition est titu-

laire, il est apparu nécessaire d'étendre les caractéristiques inventives, dans des applications déterminées tout en apportant des perfectionnements tant dans les parties constructives que

dans les moyens d'entraînement.

Il est rappelé que, selon les caractéristiques de ce

Brevet, l'aubage profilé se présente sous forme d'une bande pro-

filée en forme de courbe sensiblement sinusoïdale ou hélicoldale, ou encore sous forme d'une couronne torique et hélicoïdale, pour autoriser par l'effet de glissement et d'écoulement laminaire, le changement de direction de la v-lènê liquide, en vue d'assurer et

de prolonger l'action motrice.

Selon une première caractéristique de l'addition, les aubages profilés tels que définis dans le Brevet Français précité, peuvent être moteurs pour tourner périphériquement dans un bottier en vue de constituer les pales, ou rotor d'une pompe d'aspiration ou de refoulement de tout liquide, gaz, matériau pulvérulent ou autre. Selon une autre caractéristique, les ambages profilés sous forme de courbe, constituent la ou les roues hydrauliques de bateaux amarrés monocoques, à une ou deux roues, ou encore de

bateaux à deux ou plusieurs catamarans en tout matériau, qui for-

ment venturi de par leur profil at RFe7&aIsdits catamarans

étant maintenus rigidement à écartement, par une ossature sapé-

rieure horizontale formant cadre cbnstituée par l'assemblage de poutres composées en forme de treillis et destinégà supporter

mécaniquement l'axe tournant de la roue hydraulique logée verti-

calement et protégée en hauteur et en largeur entre lesdits cata-

marans. Selon une autre caractéristique et dans le cas énoncé

de bateaux, l'arbre de la roue hydraulique autorise dans un rap-

port de vitesse, par l'intermédiaire d'une transmission par

chatne, l'entratnement d'un bloc multiplicateur fixé sur la pou-

tre latérale de l'ossature et accouplé en alignement à un géné-

rateur électrique.

-2- Selon une autre caractéristique, et dans le cas énoncé de bateaux, l'arbre de la roue hydraulique fixé par paliers sur les poutres latérales, reçoit directement en bout, un bloc multiplicateur de vitesse accouplé également à un générateur électrique. Selon une autre caractéristique, et dans le cas énoncé de bateaux, l'arbre de la roue hydraulique fixé par paliers sur

les poutres latérales, entraîne directement par un moyen d'accou-

plement, l'arbre d'une pompe hydraulique fixée sur un support de la poutre latérale de l'ossature et destinée par exemple à l'irrigation.

Selon une autre caractéristique, et dans le cas d'appli-

cation des aubages profilés sous forme de courbe pour relier des coques comportant intérieurement le mécanisme multiplicateur de vitesse, lesdites boules ou coques sont aplaties tout en étant d'un diamètre supérieur à celui du diamètre extérieur de l'aubage dont l'axe reçoit l'empennage anti-couple; les pales desdits

aubages étant en outre établies sans aucun retour sur les boules.

Selon une autre caractéristique et dans le cas d'appli-

cation des aubages profilés sous forme de couronne torique et hélico!dale, ces derniers sont fixés axialement sur la périphérie

d'une coque.

Les boules, quel que soit leur moyen d'entraînement par courbe

ou couronne, autorisent de par leur couronne dentée, l'entraîne-

ment interne de tous dispositifs multiplicateurs de vitesse soli-

daires de l'axe fixe et de ses moyens de retenue formant ou non venturi, tels que ceux définis dans le Brevet Franoais NO 77.10332 du 29 mars 1977 et sa Première Addition N0 78.05781 du 21 février 1978, dont le titulaire est également déposant de la présente

Additioti.

Selon une autre caractéristique et dans le cas d'un dispositif multiplicateur de vitesse selon la présente addition, la couronne dentée de chaque boule permet l'entraînement de roues dentées montées respectivement sur un chariot fixé solidaire de l'axe; ladite roue dentée coopérant par pignons multiplicateurs de vitesse, avec un arbre également solidaire dudit chariot et

muni de poulies destinées à l'enroulement de courroies de trans-

mission pour la commande d'un arbre commun déporté tournant entre des flasques solidaires de l'axe de la boule; des poulies montées

aux extrémités dudit arbre commun permettant au moyen d'une trans-

- 3 -

mission par courroies, l'entrainement de pompes ou autres orga-

nes dont le tuyau de refoulement passe au-travers de l'axe fixe

en vue de l'évacuation de l'eau puisée dans le cours d'eau.

Selon une autre caractéristique, et dans le cas d'appli-

cation des aubages profiles sous forme de couronne torique et

hélicoïdale ou de courbes, pour l'entraînement et la transmis-

sion des boules, ces dernières sont disposées transversalement

et extérieurement en regard de panneaux verticaux avant et arri-

ère en V, opposes, formant venturi et assurant également lecoupla maintien de l'axe commun auxdites boules; ledit venturi pouvant mtre réglale en écartement en fonction cI&é.igJ5esse du courant

également des levées de erere ou epls oue OU non.

Selon une autre caractéristique, et dans le cas d'appli-

cation des aubages profiles sous forme de courbes successives et opposées ou de couronne torique disposées au bord de l'eau pour l'entralnement en rotation d'une machine ou appareil, le flotteur extreme monté en bout de l'axe fixe, forme également

venturi en regard du profil doublement évasé du massif.

Ces caractéristiques et d'autres encore ressortiront

bien de la suite de la description.

Pour fixer l'objet de l'addition, sans toutefois le limiter, dans les dessins annexés: La figure 1 est à. petite échelle, une vue schématique en coupe illustrant une pompe d'aspiration,avec un rotor réalisé pax des aubes sous forme d'une couronne torique et hélicoïdale; Les figures 2, 3 et 4 sont respectivement des vues de face, en plan et de profil, d'un bateau à deux catamarans formant venturi et équipé d'une roue hydraulique sous forme de courbes sinusoïdales; Sbis

Les figures 5,/6 et 7 sont respectivement des vues séhé-

matiques et de profil, illustrant divers moyens d'entraînement d'une pompe, d'un générateur électrique ou autre mécanique, à partir de l'arbre rotatif de la roue hydraulique et fixé sur une poutre latérale de l'ossature du bateau; La figure 8 est une vue en perspective illustrant la disposition d'un aubage profilé reliant deux coques de forme apli tie, dont l'axe fixe est accouplé à un empennage;

La figure 9 est une vue partielle en perspective illus-

trant l'assemblage et-la fixation des extrémités des bandes sur

une collerette de l'axe.

La figure 10 est une vue purement schématique illustrant - 4 - la disposition de panneaux symétriques en forme de V opposés,

dans le cas de couronnes toriques et hélicoïdales fixées péri-

phériquement sur des coques juxtaposées; Les figures 11, 12, sont des vues purement schématiques de face et de profil et en perspective, d'un dispositif multi-

plicateur de vitesse logé dans une coque, en vue de l'entraîne-

ment des pompes hydrauliques; La figure 13 est une vue purement schématique à petite échelle, illustrant l'entraînement d'un appareil ou machine placé

sur la berge,par une roue hydraulique sous forme de bandes sinus-

oldales, avec un flotteur extrême formant venturi en regard du

profil de la berge.

Selon la présente addition, et comme illustré figure 1, les aubages profilés 4 ou 10 tels que décrits dans le Brevet initial, et selon qu'il s'agisse d'une aube profilée en forme de courbe sinusoïdale ou hélicoïdale, ou encore d'une aube à bande enroulée longitudinalement d'une part en hélice à la façon d'une vis d'Archimède, et ensuite circulairement à la façon d'un tore sur la périphérie circulaire d'une coque ou d'un moyeu 11, sont logés dans l'alésage d'un bottier 12 d'un corps de pompe, de manière à constituer de par leur rotation engendrée par tous moyens connus su$eur axe 13, les pales ou rotor d'une pompe d'aspiration de liquide, gaz, produits pulvérulents ou autres; lesdites pales pouvant inversement recevoir tous jets de liquide ou de gaz pour former moteur pneumatique ou hydrauliques Selon la réalisation illustrée figures 2, 3 et 4, les aubages profilés 4 ou 10, mais de préférence les aubages 4 en

forme de courbe sinusoïdale, constituent la ou les roues hydrau-

liques 14 de bateaux monocoques amarrés ou circulant dans un cou-

rant d'eau; ou encore de bateaux à deux ou plusieurs catamarans et 16 disposés verticalement et latéralement au-dessous d'une

ossature supérieure 17j et formant éventuellement étrave côtéproue.

Chaque catamaran 15 ou 16 se présente sous forme d'un bloc ou caisson non submersible, de section parallélépipèdique avec à ses extrémités des faces intérieures pentées 1j et 161 formant de par leur profil symétrique et axial en V, un venturi d'admission en regard de la ou des roues hydrauliques 14. Les catamarans sont fixés de par leur côté supérieur, sur des pattes

solidaires de la base de l'ossature profilée 17 en forme de cadre.

&O Cette ossature 17 est constituée par l'assemblage de - 5- poutres profilées en forme de treillis, de section prismatique,

et dont les poutres latérales 17 permettent la fixation de sup-

ports recevant les paliers dans lesquels tourne l'arbre 18 de

la roue hydraulique 14.

Il faut considérer que la roue hydraulique 14 s'inter- calant entre les catamarans 15 ou 16 formant flotteurs, est d'une largeur correspondant d'une part à sa propre valeur motrice et à celle du venturi, et d'un diamètre extérieur déterminé permettant en outre en hauteur, la protection de ses pales par le débordement inférieur des catamarans 15- 16, lors de la mise

à l'eau ou en cas de baisse importante du niveau d'eau.

L'arbre 18 de la roue hydraulique 14 autorise par tous

dispositifs multiplicateurs de vitesse fixé sur la poutre laté-

rale correspondante 17i, l'entraînement de tout appareil ou ma-

chine, générateur de courant électrique, pompe ou autre.-

Selon la réalisation illustrée figure 5, l'arbre 18

transmet par pignons dentés reliés par une chaSne 1j, le mouve-

ment rotatif à un bloc multiplicateur de vitesse 20 fixé sur une semelle métallique solidaire de l'embase de la poutre latérale _7. Ce bloc 20 permet directement par son arbre de sortie, l'cc uplefng de l'arbre 'un é'ratsr électr ue 21.E a'ante comme illu sre f gure la chae $ peur ere?'pose ehoe1-mueYp ca el

et le én- Selon la réalisa%7:on illustrée figure 6, le bloc multi-

plicateur de vitesse 22 est directement accouplé en bout de l'arbre 18, et reçoit comme précédemment le générateur électrique 23. Selon la réalisation illustrée figure 7, l'arbre 18 permet, par l'intermédiaire d'un accouplement souple connu 24, l'entraînement d'une pompe hydraulique 25 avec tuyau de puisage

dans le cours d'eau et de distribution extérieure.

On remarque également que dans ce cas d'application des

aubages 4 pour former la roue hydraulique 14, les parties termi-

nales de chaque aube 41 se raccordent directement et perpendi-

culairement en 49 par rapport à l'arbre 18, tout en étant fixées par rivets 26, ou autrement sur une collerette 18 correspondante

COMM illustré figure 8.

Il est bien évident que, comme indiqué dans le Brevet initial, les aubages 4 peuvent être disposés entre des coques tournantes 1 - 2 reliées transversalement entre elles par un axe

fixe ou éventuellement entraîné en rotation, et dont les extré-

mités sont rendues solidaires d'un empennage anti-couple 2. Dans - 6 cette réalisation, il est prévu selon la présente addition, d'établir lesdites coques 1 - 2 d'un diamètre supérieur à celui des aubages 4, pour assurer leur protection circulaire, et de réaliser les coques tournantes 1 - 2 en forme de sphère aplatie, comme illustré figure 8.

Dans le cas d'entrainement de coques 1 - 2 par les au-

bages 4 ou 10 tels que définis et disposés selon les caractéris-

tiques du Brevet initial, ces dernières comportent des moyens de retenue formant ou non venturi, et intérieurement des moyens multiplicateuzsde vitesse, utilisant le mouvement rotatif d'une couronne dentée fixée entre les deux hémisphères de chaque coque pour agir, par l'intermédiaire de chariots solidaires de l'axe fixe et munis de moyens multiplicateurs 9 sur tout appareil

générateur de courant électrique, poiLpe ou autre.

Ces dispositions et d'autres encore ont été définies antérieurement par le Brevet Français Ne 77'10332 du 29 mars 1977 et sa Première Addition NO 78.05781 du 21 février 1978,

dont le titulaire est également le déposant de la présente Addi-

tion. Dans le cadre de la présente addition, il est prévu selon les figures 11, 12, de réaliser une coque 27 entraînée seule ou accouplée avec d'autres coques, par l'intermédiaire

des aubages 4 ou 10, et munie intérieurement d'un moyen multi-

plicateur de vitesse pour l'entraînement de pompes hydrauliques.

A cet effet, la couronne dentée 28 permet extérieurement

de par ses épaulements, sa libre rotation par rapport a des cha-

riots fixes 2 maintenus en position par rapport à l'axe fixe

creux 30, au moyen de bras!.

Chaque chariot 2 reçoit intérieurement un train de pi-

gnons multiplicateurs de vitesse dont le petit pignon e2 est entraîné par la denture de la couronne 28, et le pignon extérieur

U engrène avec la roue 34 montée en bout de l'arbre 3 traver-

sant ledit chariot 2j. Sur l'arbre M de chaque chariot, est fixée une poulie 6 reliée par courroie 37 à la poulie commandée 8 d'un arbre longitudinal M maintenu par deux flasques et destiné à permettre de par ses extrémités opposées, l'entraînement en rotation de tous appareils tels que pompes fixes 40 communiquant avec l'ouverture longitudinale de l'axe creux 30 qui forme ainsi i de par l'une de ses extrémités, une branche d'aspiration i plongeant dans le cours d'eau, et du c8té opposé, la canalisation - 7-

de refoulement 30 aboutissant vers l'extérieur de la coque 27.

On note également selon la présente Addition, que dans le

cas de coques tournantes uniques ou accouplées et munies d'auba-

ges 4 ou 10, ces dernières peuvent être logées entre des panneaux profilés 40 et 41 disposés symétriquement comme illustré figure , et formant venturi. Ces panneaux 40 et 41 formant anti-couple de l'axe, peuvent être réglables en écartement suivant la force

du courant.

De la même façon, et dans le cas de montage d'une roue hy-

draulique 14 réalisée comme indiqué ci-avant, ou d'une succes-

sion de coques tournantes montées sur un même arbre 42, ce der-

nier commande un générateur 43 placé sur la berge, tandis que du côté opposé, l'arbre 42 est maintenu par un flotteur vertical 44 réglable ou non en position, dont le profil en forme de V coopère avec le profil symétrique 451 formé par le massif 45 ou profil de

la berge, comme illustré figure 13, de façon à former venturi.

On note également que le profil du venturi peut être égale-

ment réglable en fonction des levées de terre 46 - 47 ou encore

48 de façon droite ou courbe.

Les avantages de ces dispositions ressortent bien de la

description.

L'Addition ne se limite aucunement à celui de ces modes di application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation dd ces diverses parties ayant plus spécialement été indiqués; elle en

embrasse au contraire toutes les variantes.

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-8- R E V E N D i C A T I 0 N S -1- Aubage profilé pour l'entraînement en rotation d'axes d'entratnement de mécanismes montés sur des flotteurs, ou

de flotteurs ou coques directement entraînés en rotation et in-

cluant des mécanismes, et comprenant une pluralité d'aubes res-

pectivement disposées circulairement et radialement entre les dites coques écartées l'une par rapport à l'autre et établies dans une première réalisation sous forme d'une bande méplate

profilée en forme de courbe sensiblement sinusoïdale ou héli-

codale avee une symétrie de couloirs ou pales successifs et

1Oopposés, autorisant le changement de direction de la veine li-

quide sur un grand parcours, de manière à prolonger l'action motrice de l'eau grâce à l'effet de glissement et d'écoulement laminaire de celle-ci et non gra8e à son effet de masse, et dans une deuxième réalisation sous forme d'une bande enroulée d'une

1Spart en hélice à la façon d'une vis d'Archimède, et ensuite appli-

quée et fixée circulairement sur la périphérie extérieure de chaque coque ou d'un axe, en constituant une couronne torique et

hélicoïdale, pour autoriser par l'effet de glissement et d'écou-

lement laminaire, l'appui progressif de la veine liquide, de ma-

nière à prolonger l'action motrice, caractérisé par le fait que ledit aubage (4) constitue la ou les roues hydrauliques (14) de bateaux monocoques, ou encore de bateaux à deux ou plusieurs catamarans (15 - 161 qui forment venturi de par leur évasement 1 I î tray ealavant

(15 - 16 et o malintenus rigidement et verticalement à écar-

tement par une ossature supérieure horizontale (17) formant cadre, constituée par l'assemblage de poutres composées et supportant les paliers de l'arbre (18) de la roue hydraulique (14) dont la périphérie est protégée par lesdits catamarans (15), des moyens assurant l'entraînement de tout appareil ou machine fixé ou non sur l'ossature (17) ; -2- Aubage profilé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les parties terminales de chaque aube (41) en forme de bande, se raccordent directement et perpendiculairement en (49) à chaque extrémité sur une collerette (181) de l'arbre

(18);

-3- Aubage profilé selon les revendications 1 et 2 prises

ensemble, caractérisé par le fait que l'arbre (18) de la roue hydraulique (14) transmet par pignons dentés reliés par une

chafne sans fin (19), le mouvement rotatif à un bloc multipli-

cateur de vitesse (20) fixé sur une semelle métallique soli-

daire de la poutre latérale (171) de l'ossature (17); ledit bloc (20) autorisant de par son arbre de sortie, l'accouplement de l'arbre d'un générateur électrique (21) également fixé sur la semelle;

-4- Aubage profilé selon les revendications 1 et 2

prises ensemble, caractérisé par le fait que le bloc multipli-

cateur de vitesse (22) est directement accouplé en bout de l'arbre (18) de la roue hydraulique (14) et reçoit directement en bout le générateur électrique (23);

-5- Aubage profilé selon les revendications 1 et 2

prises ensemble, caractérisé par le fait que l'arbre (18) permet par l'intermédiaire d'un accouplement (24), l'entraînement d'une pompe hydraulique (25) avec tuyau de puisage dans le cours d'eau et de distribution extérieure; -6- Aubage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il constitue les pales d'une pompe rotative après son logement à libre rotation dans l'alésage d'un bottier (12) d'un

corps de pompe, pour l'aspiration ou le refoulement de tout pro-

duit liquide, gazeux ou pulvérulent; -7- Aubage selon la revendication 1, et sa disposition entre des coques tournantes (1 - 2) reliées transversalement

entre elles par un axe (3) dont les extremités sont rendues soli-

daires d'un empennage anti-couple (7), caractérisé par le fait que lesdites coques tournantes (1) et (2) sont de forme sphérique aplatie, d'un diamètre supérieur à celui dudit aubage (4); les

dites sphères recevant intérieurement tout dispositif multipli-

cateur de vitesse;

-8- Aubage selon les revendications 1 et 7 prises ensem-

ble, caractérisé par le fait qu'un dispositif multiplicateur de vitesse, logé à l'intérieur de chaque coque (27) comprend une couronne dentée (28) qui coopère avec des chariots fixes (29) - 10 solidaires de l'axe creux (30) et disposes radialement; chaque chariot recevant un pignon (32) entralné par la denture de la

couronne (28) et qui engrène avec un pignon extérieur (33) lui-

même en prise avec une roue (34) montée sur un arbre (35) tra-

versant lesdits chariots (29); ledit arbre (35) eoopérant par poulie et courroie avec l'une des poulies correspondantes (38) d'un arbre commun (30) maintenu par des flasques fixes et destiné à permettre de par ses extrémités, l'entralnement en rotation de tous appareils ou machines logés à l'intérieur de la lOcoque ()

-9- Aubage selon les revendications 1, 7 et 8 prises

ensemble, caractérisé par le fait que l'arbre (35) permet de par ses extrémités l'entraînement de pompes fixes (0) communiquant avec l'ouverture longitudinale de l'axe creux (30) qui forme d'une part d'un c8té une branche d'aspiration (30 i plongeant

dans le cours d'eau, et du c8té opposé, la canalisation de refou-

lement (302) aboutissant à l'extérieur de la coque (27).;

-10- Aubage profilé selon les revendications 1, 7, 8 et

9 prises séparément, caractérisé par le fait que chaque coque tournante ou plusieurs coques tournantes (1) ou (2" sont insérées axialement en des panneaux verticaux profilés (4 1) et (411) à écartement fixe ou variable, pour former venturi et également maintien en position de l'axe (3); OU (30)

-11- Aubage profilé selon les revendications 1 et 10

prises ensemble, caractérisé par le fait que dans le cas d'une roue hydraulique (14) ou d'une succession de coques tournantes (1 - 2) montées sur un m9me arbre (42) et reliées par des aubages ou formant directement des aubages, ledit arbre ( 42) commande un générateur (43) placé sur la berge tout en étant maintenu du c8té oppose, par un flotteur (44) réglable dont le profil en forme de V coopère symétriquement avec le profil (451) formé par le massif ( 45) ou profil de la berge, de manière à constituer un venturi réglable en écartement, en fonction de la vitesse du courant et/ou des levées de terre (46 - 47 - 48) de façon

droite ou courbe.