FR2493924A1 - Sea wave to mechanical energy converter - uses float on swinging arm driving double-sided ratchet mechanism to extract energy on rise and fall of wave - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé de transformation de l'énergie de la houle marine en une forme d'énergie utilisable ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The present invention relates to a method of transforming the energy of sea swells into a form of energy that can be used, as well as a device for implementing this method.
On sait qu'il existe divers dispositifs destinés à récupérer l'énergie de phénomènes maritimes naturels tels que les vagues, la marée ou la houle. Les brevets français 2.423.651 2.434.135 et 2.311.194 par exemple, décrivent des dispositifs comportant un flotteur effectuant un mouvement vertical alternatif sous l'action des mouvements de la mer dans une enceinte servant de guide, et ce déplacement du flotteur entraine un appareillage destiné à produire de l'énergie utilisable, par exemple sous forme de courant électrique. Toutefois, les dispositifs de ce type ne sont pas toujours adaptés à toutes les conditions d'utilisation et ils peuvent être sérieusement endommagés par la violence des courants et des vagues. De plus ils présentent souvent des formes qui rendent difficile leur intégration dans le site géographique le mieux adapté. We know that there are various devices intended to recover energy from natural maritime phenomena such as waves, tides or swells. French patents 2,423,651 2,434,135 and 2,311,194 for example, describe devices comprising a float performing an alternating vertical movement under the action of the movements of the sea in an enclosure serving as a guide, and this displacement of the float causes a apparatus intended to produce usable energy, for example in the form of electric current. However, devices of this type are not always suitable for all conditions of use and they can be seriously damaged by the violence of currents and waves. In addition, they often have shapes that make it difficult to integrate them into the most suitable geographic site.
La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de transformation de l'énergie développée par la houle marine en une forme d'énergie directement utilisable. The present invention essentially relates to a process for transforming the energy developed by sea swell into a form of energy which can be used directly.
L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, et en particulier un dispositif de construction simple et peu coûteuse, capable de fonctionner dans des conditions variées avec un minimum d'entretien. The invention also relates to a device for implementing the aforementioned method, and in particular a simple and inexpensive construction device, capable of operating under various conditions with a minimum of maintenance.
L'invention a encore pour objet un dispositif de transformation de l'énergie développée par la houle marine susceptible de se présenter sous une forme facilitant son intégration au paysage du site géographique retenu pour son implantation, et par conséquent permettant un plus large choix parmi les sites où l'implantation est techniquement envisageable. The subject of the invention is also a device for transforming the energy developed by sea swell capable of being in a form facilitating its integration into the landscape of the geographic site chosen for its establishment, and therefore allowing a wider choice among the sites where implementation is technically possible.
Conformément au procédé de la présente invention, l'énergie de la houle marine est transformée en énergie directement utilisable, telle que l'énergie électrique, en transformant le mouvement oscillatoire de l'eau au moyen d'un ou plusieurs flotteurs mobiles par rotation autour d'un axe fixe entraSnant un système connu de conversion d'énergie. According to the method of the present invention, the energy of the sea swell is transformed into directly usable energy, such as electric energy, by transforming the oscillatory movement of the water by means of one or more mobile floats by rotation around a fixed axis driving a known energy conversion system.
Plus particulièrement, la production d'énergie directement utilisable à partir des mouvements oscillants de montée et de descente des flotteurs peut être obtenueen combinant un mouvement parallèle à celui du flotteur, en phase avec lui, au moyen d'une liaison directe, et un mouvement inversé par rapport à celui du flotteur, au moyen d'un système de type à balancier.More particularly, the production of directly usable energy from the oscillating movements of raising and lowering of the floats can be obtained by combining a movement parallel to that of the float, in phase with it, by means of a direct link, and a movement inverted with respect to that of the float, by means of a pendulum type system.
Le dispositif de transformation de l'énergie de la houle conforme à la présente invention comprend au moins un flotteur suivant les mouvements de l'eau, et un dispositif de type connu de conversion de l'énergie, le flotteur étant monté à l'extrémité d'un bras articulé autour d'un axe de rotation horizontal fixe, entraînant dans l'un ou l'autre sens de rotation le dispositif de conversion de l'énergie. The swell energy transformation device according to the present invention comprises at least one float according to the movements of the water, and a device of known type of energy conversion, the float being mounted at the end an arm articulated around a fixed horizontal axis of rotation, driving in one or the other direction of rotation the energy conversion device.
Plus particulièrement, le flotteur supporte une tige incurvée, de forte inclinaison, passant entre deux pignons du type roue à cliquets, dont l'un est en roue libre lorsque la tige remonte et en roue fixe quand elle descend, tandis que l'autre est en roue libre quand la tige descend et en roue fixe quand elle monte. Ces pignons entraînent, par l'intermédiaire d'un pignon intermédiaire et d'un train d'engrenage de type usuel, un alternateur. More particularly, the float supports a curved rod, of steep inclination, passing between two pinions of the ratchet wheel type, one of which is in free wheel when the rod goes up and in fixed wheel when it goes down, while the other is in free wheel when the rod goes down and in fixed wheel when it goes up. These pinions drive, via an intermediate pinion and a gear train of the usual type, an alternator.
Suivant une forme avantageuse de réalisation de l'invention, les bras de levier maintenant les flotteurs sont prongs du côté opposé au flotteur par rapport à l'axe de rotation, et cette prolongation porte à son extrémité une crémaillère en forme d'arc de cercle fixé en son milieu, ae centre situé sur l'axe de rotation du bras de levier, entrainant un pignon secondaire relié de manière usuelle à un al alternateur. According to an advantageous embodiment of the invention, the lever arms holding the floats are extended on the side opposite the float relative to the axis of rotation, and this extension carries at its end a rack in the shape of an arc of a circle fixed in the middle, a center located on the axis of rotation of the lever arm, causing a secondary pinion connected in the usual way to an alternator.
Suivant une forme préférentielle de mise en oeuvre de l'invention, on dispose plusieurs flotteurs maintenus par des bras parallèles articulés autour d'une même barre de rotation, ou plusieurs barres disposées parallèlement, et ors alterne un flotteur maintenu par deux bras courts et un flotteur maintenu par deux > rs lonosy let la 1o:gueur du bras pouvant varier entre 2 et 20 m. De cette manière, et en calculant la longueur des barres en fonction des conditions locales et de l'état moyen de la mer, on peut profiter au maximum du mouvement de la houle et régulariser le mouvement de rotation des pignons d'entrainement. According to a preferred embodiment of the invention, there are several floats held by parallel arms articulated around the same rotation bar, or several bars arranged in parallel, and ors alternates a float held by two short arms and a float held by two> rs lonosy let la 1o: arm size can vary between 2 and 20 m. In this way, and by calculating the length of the bars according to local conditions and the average state of the sea, we can make the most of the swell movement and regularize the rotational movement of the drive sprockets.
Les pignons d'entrainement et les alternateurs, de même que les divers accessoires, sont placés de préférence dans une cabine située au-dessus du niveau de la mer afin d'être protégés des intempéries et des divers éléments entrainés par les courants marins et de limiter les risques d'oxydation. Le cas échéant deux ou plusieurs rangées de dispositifs conformes à l'invention peuvent être disposées symétriquement par rapport à la cabine. The drive gears and the alternators, as well as the various accessories, are preferably placed in a cabin situated above sea level in order to be protected from the weather and from the various elements entrained by sea currents and limit the risk of oxidation. If necessary two or more rows of devices according to the invention can be arranged symmetrically with respect to the cabin.
Le cas échéant, la cabine peut présenter une forme s'intégrant de manière appropriée à l'environnement. Par exemple, la cabine peut être réalisée sous la forme d'un phare ou d'une balise dont le dispositif suivant l'invention assure l'alimentation totale ou partielle, ce qui permet de disposer d'un système de signalisation totalement ou partiellement autonome. If necessary, the cabin can have a shape which is adapted to the environment. For example, the cabin can be made in the form of a lighthouse or a beacon whose device according to the invention provides total or partial supply, which makes it possible to have a totally or partially autonomous signaling system .
Suivant une forme de réalisation de l'invention particulièrement avantageuse, chaque flotteur est constitué par une coque de bateau, en bois, en métal ou en matière plastique, orientée de manière appropriée, dont la forme permet d'absorber le choc des vagues et de suivre plus facilement le mouvement de la houle. De plus, cette forme de réalisation s'avère très avantageuse en facilitant l'intégration de l'ensemble du dispositif conforme à la présente invention dans le paysage du site où il est implanté. According to a particularly advantageous embodiment of the invention, each float is constituted by a boat hull, made of wood, metal or plastic, suitably oriented, the shape of which makes it possible to absorb the shock of the waves and more easily follow the movement of the swell. In addition, this embodiment proves to be very advantageous in facilitating the integration of the entire device in accordance with the present invention in the landscape of the site where it is located.
Bien entendu, le dispositif suivant l'invention est de préférence mis en place à proximité de la côte dans des zones où la profondeur est de l'ordre de 5 à 20m environ, ce domaine n'étant bien sûr pas limitatif. Of course, the device according to the invention is preferably installed close to the coast in areas where the depth is of the order of 5 to 20m approximately, this area of course not being limiting.
Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront plus en détail dans la description suivante, relative à deux exemples préférentiels de mise en oeuvre, en référence aux dessins annexés qui représentent:
Figure 1: une vue schématique de côté d'un dispositif
de transformation d'énergie conforme à
l'invention.The characteristics and advantages of the invention will appear in more detail in the following description, relating to two preferred examples of implementation, with reference to the appended drawings which represent:
Figure 1: a schematic side view of a device
of energy transformation in accordance with
the invention.
Figure 2: une vue de face du dispositif de la figure 1. Figure 2: a front view of the device of Figure 1.
Figure 3: une vue de dessus du dispositif de la
figure 1.Figure 3: a top view of the device of the
figure 1.
Figure 4: une vue schématique de côté d'une variante
du dispositif selon l'invention.Figure 4: a schematic side view of a variant
of the device according to the invention.
Comme le montrent les figures 1 à 3, le dispositif conforme à l'invention comporte un flotteur 1 rattaché par l'intermédiaire d'une articulation de type usuel, à chacune de ses extrémités, à un bras 2 dont l'extrémité peut pivoter par rapport à une barre horizontale 3 fixée entre les colonnes 4 du support de l'ensemble du dispositif. Ce support est monté sur une embase 5 solidement ancrée au fond de l'eau. As shown in Figures 1 to 3, the device according to the invention comprises a float 1 attached via a joint of the usual type, at each of its ends, to an arm 2 whose end can pivot by compared to a horizontal bar 3 fixed between the columns 4 of the support of the entire device. This support is mounted on a base 5 firmly anchored to the bottom of the water.
Sur le dessus du flotteur 1 est montée une tige incurvée 6 comportant une crémaillère 7. La tige 6 peut être avantageusement articulée au flotteur par des moyens usuels. On the top of the float 1 is mounted a curved rod 6 comprising a rack 7. The rod 6 can advantageously be articulated to the float by conventional means.
La tige 6 passe entre deux pignons 8 et 9 coopérant avec la crémaillère 7. Chacun de ces pignons est monté sur un arbre horizontal, 10 et 11 respectivement, placé à une distance suffisante au-dessus du niveau de l'eau. Par l'intermédiaire d'un pignon intermédiaire 14, les deux arbres 10 et 11 entrainent un alternateur 15. Un volant régulateur 16 est en outre prévu pour régulariser par inertie le mouvement de rotation.The rod 6 passes between two pinions 8 and 9 cooperating with the rack 7. Each of these pinions is mounted on a horizontal shaft, 10 and 11 respectively, placed at a sufficient distance above the water level. By means of an intermediate pinion 14, the two shafts 10 and 11 drive an alternator 15. A regulating flywheel 16 is further provided for regulating by inertia the rotational movement.
Suivant la variante représentée sur la figure 4 le dispositif est complété par un deuxième système d'entrainement de pignons alimentant un alternateur. According to the variant shown in Figure 4 the device is completed by a second pinion drive system supplying an alternator.
Le bras 2 supportant le flotteur 1, est prolongé du côté opposé au flotteur 1 par rapport à l'articulation sur la barre horizontale 3, et l'extrémité de ce prolongement du bras 2 porte une crémaillère 17 en forme d'arc de cercle fixé par son milieu, l'axe de l'arc de cercle se confondant avec la barre 3. Cette crémaillère 17 coopère avec un pignon 18 qui alimente lui-même un alternateur par l'intermédiaire d'un train d'engrenages selon les techniques usuelles. The arm 2 supporting the float 1 is extended on the side opposite the float 1 relative to the articulation on the horizontal bar 3, and the end of this extension of the arm 2 carries a rack 17 in the form of a fixed arc through its center, the axis of the circular arc merging with the bar 3. This rack 17 cooperates with a pinion 18 which itself powers an alternator via a gear train according to the usual techniques .
Le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention se conçoit aisément à partir des dessins. Le flotteur 1 suit un mouvement alternatif de montée et descente au gré de la houle, suivant une trajectoire en arc de cercle dont le centre est sur la barre 3. La tige 6 passe entre les pignons 8 et 9 qu'elle entraîne dans son mouvement grâce à la double crémaillère 7. Les pignons 8 et 9 sont du type des roues à cliquets. Le pignon 8 est en roue libre lorsque la tige 5 monte, et en roue fixe lorsqu'elle descend. Inversement, le pignon 9 est en roue libre lorsque la tige 6 descend et en roue fixe lorsqu'elle monte.Ainsi l'arbre 10 portant le pignon 8 est entrarné uniquement lorsque le flotteur descend tandis que l'arbre 11 portant le pignon 9 est entraîné uniquement lorsque le flotteur monte et il en résulte que le pignon intermédiaire 14 commandant l'alternateur, est entrainé dans un mouvement de rotation permanent. The operation of the device according to the invention is easily conceived from the drawings. The float 1 follows an alternating movement of ascent and descent according to the swell, following a trajectory in an arc of a circle whose center is on the bar 3. The rod 6 passes between the pinions 8 and 9 which it drives in its movement thanks to the double rack 7. The pinions 8 and 9 are of the ratchet wheel type. The pinion 8 is in free wheel when the rod 5 goes up, and in fixed wheel when it goes down. Conversely, the pinion 9 is freewheeling when the rod 6 descends and a fixed wheel when it ascends. Thus the shaft 10 carrying the pinion 8 is driven only when the float descends while the shaft 11 carrying the pinion 9 is driven only when the float rises and it follows that the intermediate pinion 14 controlling the alternator, is driven in a permanent rotational movement.
De plus, comme le montre la figure 4, le bras 2 oscille autour de la barre 3 suivant un mouvement de balancier et entrain le pignon 18 par l'intermédiaire de la crémaillère sur la face externe de l'arc de cercle 17. Le pignon 18 est également constitué d'une roue à cliquets fonctionnant en roue libre lorsque le flotteur monte, et en roue fixe lorsqu'il descend. Le cas échéant, un deuxième pignon, non représenté sur la figure, peut être monté de manière à coopérer avec une crémaillère sur la face interne de l'ase de cercle 17, ce pignon étant en roue fixe lorsque le flotteur monte et en roue libre lorsqu'il descend.Il est également possible de prévoir un deuxième levier oscillant 2 à l'autre extrémité du flotteur 1, ayant la même structure que l'arc de cercle 17, suivant donc le même mouvement, et entraînant une roue à cliquets fonctionnant en roue libre lorsque le flotteur monte et en roue fixe lorsqu'il descend. In addition, as shown in FIG. 4, the arm 2 oscillates around the bar 3 in a pendulum movement and drives the pinion 18 by means of the rack on the external face of the circular arc 17. The pinion 18 also consists of a pawl wheel operating in free wheel when the float goes up, and in a fixed wheel when it goes down. If necessary, a second pinion, not shown in the figure, can be mounted so as to cooperate with a rack on the internal face of the circle base 17, this pinion being in fixed wheel when the float rises and in freewheel when it descends, it is also possible to provide a second oscillating lever 2 at the other end of the float 1, having the same structure as the arc 17, thus following the same movement, and driving a pawl wheel operating in freewheel when the float goes up and in fixed wheel when it goes down.
Bien entendu plusieurs dispositifs conformes à la présente invention peuvent être associés, comme indiqué cidessus, les bras 2 étant disposés parallèlement et tournant autour de la même barre 3. Suivant cette forme de réalisation, il est avantageux de disposer en alternance un flotteur relié à des bras 2 courts et un flotteur relié à des bras plus longs, afin de profiter du mouvement de la houle pour régulariser la rotation des pignons entraînant l'alternateur. Of course, several devices in accordance with the present invention can be associated, as indicated above, the arms 2 being arranged in parallel and rotating around the same bar 3. According to this embodiment, it is advantageous to alternately have a float connected to 2 short arms and a float connected to longer arms, to take advantage of the movement of the swell to regulate the rotation of the pinions driving the alternator.
Comme indiqué precédemment, le flotteur 1 peut être réalisé sous la forme d'une coque de bateau, en bois, en métal, ou en matière plastique, la forme de la coque convenant tout particulièrement pour amortir le choc des vagues. As indicated above, the float 1 can be made in the form of a boat hull, made of wood, metal, or plastic, the shape of the hull being particularly suitable for absorbing the shock of waves.
Bien entendu, dans ce cas, les coques sont orientées de manière appropriée. Of course, in this case, the shells are oriented appropriately.
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| FR8023817A FR2493924A1 (en) | 1980-11-07 | 1980-11-07 | Sea wave to mechanical energy converter - uses float on swinging arm driving double-sided ratchet mechanism to extract energy on rise and fall of wave |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse |