FR2607557A1 - Dispositif actionnant des mobiles par l'energie du vent - Google Patents

Dispositif actionnant des mobiles par l'energie du vent Download PDF

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Abstract

IL PERMET DE PROPULSER, SUSTENTER, STABILISER, REGULER, TOUT MOBILE 7 MARITIME OU TERRESTRE POUR OBTENIR SON EVOLUTION AUTONOME. IL COMPORTE UN ROTOR 1 TYPE HELICOPTERE DONT L'ARBRE 2 NON VERTICAL, TOURNANT " FOU " DANS UN MOYEU 3 ORIENTABLE 5 EST MUNI D'UN FREIN 4. L'AUTOROTATION SOUS L'ACTION DU VENT ENGENDRE UN EFFET GYROSCOPIQUE ET UNE POUSSEE AERODYNAMIQUE AXIALE, REGULES PAR L'INERTIE, L'ORIENTATION DU ROTOR, ET LE REGLAGE DU PAS DES PALES 8. LES FORCES DE PROPULSION ET SUSTENTATION SONT APPLIQUEES AU MOBILE SELON LA DIRECTION DE L'ARBRE, PAR UN MAT 6 PIVOTANT 24, OU UN BRAS 9, OBLIQUE POUR COMBATTRE LE CHAVIRAGE. L'ORIENTATION DU ROTOR EST DIRECTE, OU INDUITE PAR VARIATIONS CYCLIQUES DE PAS. TOUS LES REGLAGESSONT REALISABLES A DISTANCE 15 AVEC OU SANS ASSERVISSEMENTS ET CALCULATEUR. LE ROTOR EVENTUELLEMENT ACCOUPLE 21 A UNE MACHINE PRODUISANT 28 OU RECEVANT 29 DE L'ENERGIE ACCUMULEE 22, PROCURE L'AUTONOMIE. LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT DESTINE A ACTIONNER TOUS LES BATEAUX ET MODELES REDUITS.

Description

DESCRIPTION
La présente invention concerne un dispositif à voilure tournante exploitant l'énergie éolienne pour actionner des engins mobiles quelconques et plus particulièrement des bateaux.
La propulsion des voiliers est traditionnellement effectuée par des dispositifs statiques.
Le moyen usuel est la voile souple hissée sur un mât mais le maniement, la visibilité, et le rendement global restent perfectibles.
Il existe aussi des voiles rigides et mâts-ailes, des rotors de Savonius,et des1turbo-voiles exploitant l'effet Magnus, autonome ou où non.
Ces dispositifs procurent une amélioration du rendement aérodynamique et de la gestion, mais ils sont lourds et ne sont pas escamotables en cas de vents violents. Leur surface active correspond à leur surface construite apparente, l'intensité des forces revues est difficilement maîtrisable, ce qui oblige à en limiter la puissance.
Il a été expérimenté des voilures tournantes transmettant l'énergie captée, à des organes de propulsion dans l'eau, mais seule la propulsion est obtenue et le rendement global est pénaiisé par les transmissions mécaniques.
Sur certains engins, on a utilisé des cerfs-volants ou des ailes horizontales procurant un effet sustentateur en plus de la propulsion, afin de diminuer le déplacement d'eau; mais leur maîtrise est aléatoire à cause de l'instabilité des forces aérodynamiques, leur puissance s'en trouve limitée et la sécurité est mal assurée.
quelques bateaux sont équipés d'aérogénérateurs pour la production d'énergie électrique, mais l'énergie produite constitue un appoint à la consommation du bord, et ne peut servir à propulser le navire, l'autonomie n'est pas obtenue.
Des navires de croisière sont équipés de stabilisateurs hydrodynamiques pour améliorer le confort et la sécurité des passagers, mais ces dispositifs réclament un apport d'énergie, et leur gestion est très sophistiquéeà a' cause de la houle.
Dans le but d'améliorer les performances, quelques bateaux de course utilisent des hydrofoils pour déjauger et stabiliser l'engin, mais il faut atteindre une vitesse initiale importante, et l'efficacité des foils dépend de l'angle d'incidence, or, les conditions de mer font qu'il est difficile de maintenir l'angle idéal.
D'une manière générale, les moyens traditionnels ne captent oas l'éner- qie éolienne avec suffisamment de maîtrise, ce qi en limite l'exoloitation.
Le dispositif selon l'invention permet de remédier aux insatisfactions apparaissant à l'usage des différents dispositifs existants.
I1 comporte un rotor de type hélice axiale rapide dont les pales profilées tournent sous l'action du vent, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'arbre horizontala. L'arbre est guidé "fou" dans un moyeu disposé à l'extrémité haute d'un mât"vertical"relié par la base au mobile sur lequel il exerce l'action développéepar le rotor. L'hélice comporte de 2 à B pales profilées, vrillées, de type hélicoptère, autogire ou aérogénérateur, leur surface totale projetée sur le plan de rotation représente de 2 à 10% de la surface balayée. La visibilité à travers le rotor, tant à l'arrêt qu'en rotation, est presque totale, ce qui améliore la sécurité et l'agrément par rapport aux voiles traditionnelles.
L'arbre du rotor est guidé en rotation par des paliers lisses ou des roulements dont le frottement est négligeable. Sous l'action du vent relatif auquel est soumis l'ensemble du mobile, l'hélice se trouveen autorotation, ce qui engendre une poussée aérodynamique dirigée sensiblement selon son axe de rotation, quelque soit l'angle du vent avec le plan du rotor.
Selon une forme de réalisation préférentielle, le mât prend la forme d'un bras non vertical, ou bras déporté, dont l'axe longitudinal se situe dans le même pan vertical que l'arbre du rotor.
Le bras ou le mât peuvent tourner autour d'un pivot vertical disposé sur le mobile, et comportent, en tête, perpendiculairement à l'arbre du rotor, un axe horizontal sur lequel s'articule le moyeu. L'ensemble des articulations est contrôlé par des commandes mécaniques au niveau du mobile.
Selon une variante, le mât ne pivote pas sur le mobile mais comporte en tête, un pivot vertical sur lequel s'oriente le support de moyeu.
Les commandes d'orientation du moyeu sont démultipliées afin que les manoeuvres soient faciles et lentes car les forces gyroscopiques engendrées par le rotor peuvent etre importantes, il serait difficile et dangereux de rechercher une désorientation rapide du plan de rotation.
Chaque pale peut tourner autour d'un axe de pivotement longitudinal permettant le réglage du pas à l'arrêt ou pendant la rotation de l'hélice.
Le réglage du calage des pales peut se faire à l'arrêt par intervention manuelle. Un rotor élémentaire peut donc être réglé à l'arrêt en fonction des caractéristiques recherchées; le démarrage pourra se faire à la main.
L'autorégulation est obtenue par équilibrage aérodynamique des pales vrillées, limitant la vitesse à un maximum compatible avec la résistance mécanique du dispositif et la poussée admissible sur le mât.
Selon une forme de réalisation particulière, un régulateur centrifuge de type éolienne rapide, avec masselottes et ressorts de rappel, agissant sur le pas général des pales, permet de faciliter le démarrage et de limiter les efforts.
L'intensité de la force axiale peut donc être maîtrisée, par action au niveau de l'incidence des pales, soit par orientation de l'ensemble du rotor par rapport au vent, soit par orientation des pales.
Une autre forme de réalisation utilise un moyeu de type hélicoptère, la variation cyclique ou générale du pas des pales, peut se faire à l'arrêt ou en cours de rotation, par un mécanisme relié à une commande mécanique sur le mobile. La réalisation de ce rotor est faite selon les mêmes principes mécaniques, aérodynamiques et technologiques que les rotors d'hélicoptère.
Etant donné que le rotor occupe diverses positions par rapport au pilote, contrairement à l'hélicoptère, la commande mécanique directe trop complexe peut être remplacée par une commande hydraulique. Elle comporte un manche de pilotage agissant sur 3 vérins qui communiquent par l'intermédiaire de tuyauteries flexibles, le mouvement du fluide, à 3 vérins récepteurs commandant l'inclinaison et la position du plateau non tournant du moyeu.
La commande à distance peut également se faire électro-mécaniquement.
Elle comporte au niveau du moyeu, 3 servo-mécanismes alimentés en énergie électrique, contrôlant le mécanisme de variation de pas, et recevant les informations de pilotage par radio-commande ou par télécommande.
L'utilisation du moyeu de type hélicoptère permet de maîtriser l'intensité de la poussée axiale par action sur l'incidence des pales par le pas général. La direction de cette force est contrôlée grâce à l'orientation induite par la dissymétrie aérodynamique de l'ensemble du rotor, en agissant sur le pas cyclique. Le rotor s'incline dans la direction voulue, comme sur un hélicoptère, entraînant le moyeu et le bras. Le sens de la poussée se trouve inversé par action sur le pas général en inversant le pas des pales, on obtient le freinage aérodynamique du rotor et de l'ensemble du mobile.
La surface effective de voilure dépend de la vitesse de rotation de l'hélice et de son angle avec le vent relatif. La réduction de voilure est effectuée par les différents moyens d'action du dispositif. Elle peut être progressive, en modifiant le calage des pales ou l'orientation de l'hélice par rapport au vent. Elle peut être instantanée grâce à l'action sur les pales et l'orientation de l'hélice réalisant le freinage aérodynamique,et > simultanément, au freinage mécanique.
L'arbre du rotor est muni d'un frein commandé au niveau du mobile par un levier agissant sur un système mécaniques, hydraulique ou électromécanique.
A l'arrêt du rotor, face au vent, la surface exposée n'est plus, au maximum, que de 10% de la surface balayée.
Les axes de pales sont en général perpendiculaires à l'axe de rotation, mais ils peuvent être disposés suivant un angle inférieur à 9D , jusqu'à B00 environ; ce léger dièdre diminue les contraintes dans les pales, car la résultante des forces centrifuges et des forces aérodynamiques, est dirigée selon l'axe de la pale, celle-ci travaillant alors en traction simple.
Le bras est constitué d'une poutre creuse, rigide, en matériaix Iégers et résistants, utilisé pour la fabrication des mâts de bateaux. I1 peut être téléscopique, ou articulé comme un bras de robot manipulateur, pour adapter la hauteur de l'axe du rotor et son inclinaison. Le bras permet donc le posi tionnement de l'hélice dans l'espace > et communique au mobile les forces déve- loppées, en particulier la poussée axiale, mais également les forces d'inertie et gyroscopiques capables de stabiliser le mobile.
Lorsque l'axe du rotor est orienté vers le haut, le bras déporté communique au mobile une force oblique se décomposant en une force horizontale et une force verticale. La force horizontale à tendance à pousser le mobile ou à l'attirer dans sa direction, et à le faire chavirer. La force verticale à tendance à soulever le mobile ou à le plaquer, et à l'empêcher de chavirer.
Le dispositif apporte donc une solution, non seulement à la propulsion des engins, mais en plus, elle permet la sustentation partielle, volontairement limitée à 9046 du poids total des bateaux.
Cependant, l'avantage essentiel de l'invention est qu'elle permet, grâce à la force d'anti-chavirage, d'admettre une force propulsive horizontale supérieure aux dispositifs traditionnels, ce qui, s'ajoutant à la sustentation, procure aux bateaux une stabilité et un potentiel d'accélération et de vitesse nettement améliorés. Le potentiel de vitesse est fonction de la force propulsive maximum compatible avec l'équilibre de l'engin, et, pour un bateau, du déplacement d'eau. La densité de l'eau étant de Bn0 fois celle de l'air, il peut être intéressant, pour une vitesse donnée, de rechercher le survol de l'eau par le bateau. Dans ce cas, seuls les organes directeurs restent immergés : dérives et safrans. Cependant, la surface balayée par la voilure tournante devient alors très grande.En pratique, un compromis entre le déplacement d'eau et la sustentation est nécessaire, il est modulable en fonction de la vitesse. Dans tous les cas, l'optimum du bateau apparaîtra au pilotage.
Le rotor peut être muni d'un anneau circulaire reliant les extrémités des pales par des liaisons non rigides, leur laissant la liberté de battements et articulations nécessaires au bon fonctionnement, comme sur l'hélicoptère. L'anneau,de forme plate, élimine le risque de contact direct des extrémités des pales avec des obstacles extérieurs, il améliore la résistance mécanique de l'ensemble,donc la sécurité. La masse des pales peut diminuer car l'anneau agissant en volant d'inertie, assure l'énergie cinétique nécessaire à l'autorotation régulière du rotor. Les effets nuisibles et dangereux des variations du vent sont ainsi atténués par ce système de régulation. Le rotor constitue donc un volant d'inertie, ce qui, ajouté à son effet gyroscopique, procure au mobile une stabilité de vitesse, de trajectoire et de position.L'effet gyroscopique du rotor, agit en stabilisateur "d'assiette" sur l'ensemble du mobile. Dans le cas d'un bateau, les mouvements de roulis et de tangage dûs à la houle, ont tendance à modifier brutalement l'orientation de l'axe du rotor dans le plan vertical. I1 s'en suit de gros risques de rupture des pales sous les forces d'inertie. A cet effet, dans le cas de rotors importants en diamètre, masse, vitesse, les liaisons entre l'hélice et le bateau sont conques de telle sorte que leurs mouvements ne soient pas directement solidaires.
L'articulation horizontale du moyeu, à l'extrsmité du bras,ou mat, est contrôlée par un amortisseur oléo-pneumatique à double effet, de type suspension d'automobile, ou équivalent, autorisant dans un premier temps un déplacement rapide, puis un ralentissement progressif, suivi d'un retour lent temporisé. Lorsque le bateau s'incline brusquement, l'inertie gyroscopique du rotor s'oppose aux changements de direction de son axe. Dans un premier temps, l'amortisseur autorise l'inclinaison brusque du bateau, ensuite le rotor est sollicité progressivement, puis, la raideur de l'articulation augmentant, il s'oppose au mouvement du bateau pour le stabiliser. Le rotor ayant tendance à conserver le plan de rotation initial, on obtient en plus, une augmentation du couple s'opposant au chavirage du bateau.
En variante, l'anneau est muni d'ailerons transversaux dont l'action aérodynamique augmente la dépression en aval du rotor pour accroître le rendement de l'hélice. Si le rotor n'a pas d'anneau, les ailerons sont disposés à l'extrémité des pales.
Selon une forme de réalisation particulière, le rotor entraîne par l'intermédiaire d'un embrayage, une machine convertissant l'énergie mécanique en toute autre forme d'énergie stockable dans un accumulateur.
Les possibilités d'orientation des pales permettent de fonctionner en régime éolienne produisant un couple sur l'arbre, capable d'entraîner une génératrice électrique par exemple. Cette énergie accumulée, ou consommée directement, est produite aussi bien pendant la translation du mobile,qu'à l'arrêt. La génératrice, en absorbant un certain couple, peut servir également de régulateur de vitesse du rotor, celui-ci peut utiliser tout ou partie de l'énergie qu'il recueille pour la convertir, le reste assurant la poussée axiale. Le fonctionnement est alors mixte : éolienne/hélice.
Le dispositif peut comporter un moyen d'entraînement du rotor utilisant une source d'énergie autre que le vent,susceptible de mouvoir l'engin en cas de nécessité. Par exemple, de l'énergie électrique produite par le rotor lors de son fonctionnement en aérogénérateur, et accumulée, peut être restituée à un moteur entraînant l'arbre de l'hélice, les pales étant réglées en régime hélice propulsive.
L'autonomie des engins équipés du dispositif selon l'invention est donc assurée, de même que la régularité des évolutions et la sécurité; en écartant le risque de senne totale du système de propulsion.
Pour les bateaux, il n'y a pas de stockage de voiles et matériels divers, moins de personnel, moins de réserves en énergie ou produits embar tués. La durée des trajets peut diminuer grâce à l'amélioration des performances,ce qui augmente aussi la sécurité : Météo.
Un gain de poids est réalisable sur tous les bateaux équipés du dispositif.
Sur de gros engins, il est envisageable d'installer un ensemble comprenant plusieurs rotors disposés sur un ou plusieurs mâts ou bras.
Dans tous les cas, la poussée du vent est appliquée directement t mobile, sans transmissions mécaniques, dans toutes les directions et sens de l'espace.
Le rendement est élevé et constant dans le temps, étant donné la précision et la stabilité géométrique de l'hélice. Les caractéristiques bien déterminées et la connaissance en temps réel des conditions environnantes vent, houle, vitesses, forces, etc., autorisent la gestion optimisée par calculateur. Selon une forme de réalisation évoluée, un système d'asservissement contrôlé par un ordinateur de bord, réalise tous es réglages du ou des rotors: c'est le pilotage automatique.
Grâce à ses fonctions de propulsion, sustentation, stabilisation, regulation des évolutions et production d'énergie, le dispositif selon l'invention apporte un progrès dans la maîtrise de l'énergie éolienne; les capacités des rotors d'hélicoptère prouvent le potentiel de cette technique.
La manoeuvre du dispositif se fait à l'abri des intempéries, elle ne nécessite aucun effort physique et peu de personnel.
Par le moyen de l'invention appliqué aux bateaux, l'énergie peut être captée là ou elle se trouve, et là ou on en a besoin.
Les dessins annexés illustrent l'invention
La figure 1 représente une version du disoositif selon l'invention.
La figure 2 représente le schéma des commandes à distance de la va
riation de pas des pales et du frein.
La figure 3 représente un ensemble avec bras déporté installé sur un
catamaran,en version "tête autonome".
La figure 4 représente, vu de face et de dessus, le dispositif ins
tallé sur un bateau radio-commandé.
La figure 5 représente le bateau de la figure 4 en vue de profil.
La figure 6 représente l'équilibre de l'engin selon fig.4 et 5.
Le dispositif représenté sur les figures 4 et 5 est un mode de réalisation de l'invention pour animer un modèle réduit de catamaran (7) pilote par radio-commande (31). Les fig.2-3 et 6 comolètent sa représentation.
Il comporte un moyeu (3) de rotor (1) d'hélicoptère 1,8ut è trois pales (8) vrillées, de bonne finesse aérodynamique : NACA ::12, construites en carbone-époxy. Le moyeu orientable est installé à l'extrémité haute d'un bras (9) oblique de construction tubulaire en carbone-époxy, orientable sur un pivot (24) placé au centre de la traverse principale, reliant les 2 coques de longueur 2m et distantes de 2m. Ces dernières sont munies chacune de deux safrans-dérives combinés Pour 2 sens de marche du bateau.
La figure 2 reorésente la commande du pas des pales. Elle comporte un plateau tournant (13) actionnant les 3 pales pivotantes sur leur axe (11) par 3 biellettes (23). Le plateau non tournant (14) , orientable, coulisse sur l'arbre (2), il est commandé par 3 servo-mécanismes (3a) recevant les ordres de la radio-commande (31). On obtient la variation générale ainsi que la variation cyclique du pas des pales. Un frein (4) électro-magnétique permet le ralentissement et l'immobilisation de l'arbre,accouolé par l'intermédiaire d'un embrayage (21) électro-magnétique, è une dynamo (28)-(29) chargeant une batterie d'accumulateurs (22) installée dans les coques : voir fig.3.
Un amortisseur (33) permet le débattement progressif du moyeu (3) autour de son axe horizontal (5).
Le pas général sert à contrôler l'intensité et le sens des forces
développées par le rotor.
Le pas cyclique sert à contrôler la direction des forces du rotor,
en effet, la dissymétrie aérodynamique provoquée par la variation d'incidence
des pales en cours de rotation, entraîne l'inclinaison du plan du rotor, ce
qui crée un couple, soit horizontalement, soit verticalement. Il s'ensuit un
changement d'orientation du moyeu et du brasssqui s'arrête dès que cesse
l'action sur le plateau cyclique.
Le moyeu peut s'orienter d'un angle jusqu'à 150 sur l'horizontale,
le débattement o( est limité à 6uO. On obtient la sustentation et l'anti
chavirage.
Le bras peut pivoter d'un angle $ de 150 soit 750 de part et d'autre
de l'axe longitudinal du bateau, ce qui autorise toutes les "allures"} et tel
un voilier moderne, il est possible de remonter au vent:
L'angle ff est l'angle formé par la direction du vent relatif et le
plan du rotor, il peut être au minimum de 150. Une action sur le pas cyclique
améliore le rendement car il permet d'ajuster l'incidence des pales oendant
la rotation.
La vitesse relative des pales atteint 12 fois la' vitesse du vent
relatif de l'ensemble du mobile, avec un maximum de 220m par seconde, la va
riation d'incidence en cours de rotation est donc faible malgré faible.
En régime d'autorotation idéale, le centre du rotor agissant en
éolienne, capte l'énergie cinétique du vent relatif et la cède toute, sous forme d'énergie mécanique, à la zone périphérique agissant en hélice. la
zone hélice aspire l'air en sens contraire du vent, obligeant ainsi l'en
semble des filets d'air à contourner le rotor : l'air ne le traverse pas.
La puissance résultante sur l'arbre est nulle. Les pales sont vrillées, le calage des profils est inversé entre le centre et l'extrémité; c'est le régime d'autorotation idéale. Dans ces conditions, la poussée axiale est maximum, elle est équivalente à la poussée recule, vent dans l'axe, par une X sphère concave de même . FA nominal étant la force axiale du rotor en régime d'autorotation idéale, vent dans l'axe, a pour valeur pratique 0,8 SV .
La figure 3 montre la disposition de l'équipement en tête du rotor.
La possibilité d'orienter les pales vrillées permet de faire fonctionner le rotor, soit en régime éolienne, soit en régime hélice, ainsi que toutes les répartitions intermédiaires nécessitées par l'évolution du bateau et selon les conditions ambiantes.
En régime éolienne, la totalité des filets d'air traverse le rotor, l'énergie cinétique recueillie est transformée en couple sur l'arbre, la puissance est égale au maximum à 0,37 SU3. L'arbre entraîne la génératrice de courant électrique : dynamo, le courant produit est stocké dans les accumulateurs; cependant, la poussée axiale sur le rotor est encore,au maximum de : FA = ,55 SVt.
En régime hélice, le courant électrique fourni à la dynamo agissant en moteur, entraîne le rotor qui communique de l'énergie cinétique à l'air qui le traverse, ce qui a pour effet de propulser l'engin. La puissance admise est égale à celle délivrée en régime éolienne vent dans l'axe soit : P = 0,37 SV3.
Entre l'arbre d'hélice et la dynamo, l'embrayage électro-magnétique permet de désolidariser le rotor de la machine, lorsque l'on fonctionne en régime d'autorotation idéale, où seule la poussée axiale est recherchée.
La théorie de l'autorotation idéale est similaire à celle de l'hélicoptère à partir du vol de translation. Le régime éolienne idéale correspond à la théorie de BETZ. Le régime hélice est identique 3 ce qi existe par ailleurs. Dans tous les cas, la relation fcndarnentale est
V = (V1 + V2) V = vitesse résultante à la traverse du rotor.
V1 = vitesse de l'air à l'amont.
VS = vitesse de l'air à l'aval.
La figure 6 représente le schéma simplifié de l'équilibre des forces appliquées au bateau, pour le cas dE son évolution par vent réel de travers correspondant à son" allure" la plus favorable au point de vue des performances. Le raisonnement est identique ocur toutes les "allures".
Le dynamique des forces montre l'équilibre dans le ces extrême du survol de l'eau par l'engin. La totalité du poids P est supportée par le rotor, le déplacement est alors nul si l'on néglige le volume des organes directeurs : safrans et dérives, qui restent immergés. C'est le cas limite théorique.
Il est possible de fonctionner de la situation de propulsion È 100%, jusqu'à la propulsion plus 100% de sustentation. La somme des forces sustentatrices et de la poussée d'Archimède restant toujours égale au poids du bateau.
La structure est telle que l'équilibre théorique est obtenu aussi bien en transversal qu'en longitudinal, sous l'action de 3 forces
P = poids total du bateau
FA = force axiale du rotor = = somme des forces extérieures : résistances latérale et longi-
tudinale dans l'eau et dans l'air.
Les 3 forces sont concourantes en 1). L'engin sera toujours en
équilibre si cette condition est respectée. La décomposition des forces fait apparaître
FV = composante verticale de la poussée axiale du rotor = force
de sustentation. Il faut au maximum FV = P
FH = composante horizontale de la poussée axiale du rotor. Elle
s'équilibre automatiquement avec FE, en intensité, pour
obtenir une vitesse stabilisée.
FP = composante longitudinaLe = force propulsive : s'équilibre
automatiquement avec RA.

RQ = résultante des résistances à l'avancement1 de l'air et de
l'eau.
Fd = force de dérive = composante transversale de la poussée
axiale du rotor. Elle est équilibrée par Fad.
Fad = résultante des forces anti-dérive de l'ensemble coques,
dérives, safrans.
Pour une condition de marche donnée, les réglages du rotor sont
choisis tels que la direction de sa force axiale passe par le point de con
court (I) et que son intensité procure FV > P.
Le pilotage de l'engin va donc consister à maintEnir ces con
ditions en agissant sur les commendes du rotor. La résultante RA des résis
tances à l'avancement varie en intensité en fonction de la vitesse et du dé
placement d'eau, son poids d'application varie également, mais progressivement
et sur une faible amplitude. Il en résulte donc que le pcint de ccncourt (I)
se déplace sur la verticale de F invariable.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à
actionner tous les bateaux et modèles réduits.
Le terme actionner sous entend : propulser, sustenter, stabiliser,
réguler les évolutions, assurer l'autonomie énergétique.
,Le dispositif peut être appliqué à tous les types d'engins existants pouvant
utiliser l'énergie éolienne sur l'eau et le sol : les bateaux et les "chars à voiles'!
La première application concerne les modèles réduits et jouets, radiocommandés ou non.
Les bateaux de course, quelque soient leurs tailles, seront équi
pés du dispositif avec bras oblique déporté, car il permet une amélioration
des performancEs.
Les bateaux de plaisance, croisière, transport de passagers ou de marchandises, peuvent être munis de 1 ou plusieurs rotors disposés sur 1 ou plusieurs mâts verticaux, ou bras obliques,selon l'utilisation recherchée, en appoint, ou en fonctionnement autonome.
Les "chars à voiles" sur sable, terre,routes , neige, glace, ou voies ferrées, peuvent exploiter le dispositif sous toutes ses formes.
Les engins de vitesse pure sur eau et sur sol paraissent l'application la plus spEctaculaire du dispositif ; le potentiel de vitesse est accru : engins de survol.
L'application la plus rentable devrait se réaliser sur les bateaux de transport, et en particulier les paquebots à "voiles".
L'équipement de bateaux de sauvetage est envisageable sous la forme hybride de "bateau-hélicoptère".
L'adoption de rotor d'hélicoptère favorise dans tous les cas l'expérimentation du dispositif selon l'invention. En utilisant ce matériel à seulement 75% de son taux de travail habituel sévère, le coefficient de sécurité est correct pour aborder ce domaine d'exploitation de l'énergie éolienne.

Claims (16)

REVENDICATIONS
1) Dispositif à voilure tournante exploitant l'énergie éolienne pour actionner des engins mobiles, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor (1) de type hélice axiale rapide, dont les pales (8) profilées tournent sous action du vent, dans un plan sensiblement perpendiculaire à l'arbre (2) "horizontal" guidé, "fou" dans un moyeu (3) , disposé à l'extrémité haute d'un mât (6) 'vertical" relié par la base au mobile (7), sur lequel il exerce l'action développée par le rotor.
2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le mât (6) prend la forme d'un bras (9) non vertical, dont l'axe longitudinal se situe dans le même plan vertical que l'arbre (2) du rotor (1).
3) Dispositif selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le mât (6) ou le bras (9) peuvent tourner autour d'un pivot vertical (24) disposé sur le mobile (7), et comportent, en tête, perpendiculairement à l'arbre (2) du rotor (1), un axe horizontal (5) sur lequel s'articule le moyeu (3); l'ensemble des articulations étant contrôlé par des commandes mécaniques (10) au niveau du mobile.
4) Dispositif selon les revendications 1 et 3 caractérisé en ce que le mât (6) ne pivote pas sur le mobile (7) mais est muni, en tête,d'un pivot vertical (24) sur lequel s'oriente le support de moyeu (3).
5) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque pale (8) peut tourner autour d'un axe de pivotement longitudinal (11) sensiblement perpendiculaire à l'arbre (2).
6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le moyeu (3) est de type hélicoptère, il comporte un mécanisme (13)-(14) relié à une commande à distance (15)-(31) , contrôlant le pas général et le pas cyclique des pales (8).
7) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la commande est hydraulique, elle comporte un manche (15) de pilotage disposé stir le mobile (7), actionnant trois vérins (16) qui communiquent le mouvement au fluide, et, par l'intermédiaire de tuyauteries (17) flexibles, à trois vérins récepteurs (18) commandant l'inclinaison et la position du plateau non tournant (14) du moyeu (3).
8) Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que la commande à distance est électro-mécanique, elle comporte au niveau du moyeu (3), trois servo-mécanismes (30) alimentés en énergie électrique, contrôlant le mécanisme de variation de pas (13)-(14) et recevant les informations de pilotage par radio-commande (31) ou par télécommande (32).
9) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un régulateur centrifuge (12) de type éolienne rapide, avec masselottes et ressorts de rappel, fait pivoter les pales (8) autour de leur axe longitudinal (11).
10) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un amortisseur (33) oléo-pneumatique à double effet reliant le moyeu (3) au mât (6) ou bras (9), contrôle l'axe d'articulation horizontal (5).
11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le rotor (1) est muni d'un anneau circulaire (25) reliant les extrémités des pales (8) par des liaisons non rigides (26).
12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que des ailerons transversaux (27) sont disposés à l'extré- mité des pales (8) ou sur l'anneau circulaire (25).
13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce nue l'arbre (2) du rotor (1) est muni d'un frein (4),com mande au niveau du mobile (7) par un levier (19) ou par radio-commande (31).
14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'arbre (2) du rotor (1) entraîne, par l'intermédiaire d'un embrayage (21), une machine (28) convertissant l'énergie mécanique en toute autre forme d'énergie stockable dans un accumulateur (22).
15) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor (1) est entraîné en rotation par un moyen (29) utilisant une source d'énergie autre que le vent.
16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'ensemble des réglages est maîtrise car un système d'asservissement (20) géré par un ordinateur de bord.
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