FR2669684A1 - Capteur d'energie a aubes tangentielles. - Google Patents

Abstract

Dispositif pour recueillir l'énergie du vent, des courants d'eau et des vagues. Trois ou quatre aubes réparties tangentiellement tout autour de la circonférence d'un cercle, et incurvées de telle sorte que chacune d'elle décrit un arc de rayon égal au diamètre de ce cercle, constituent un remarquable capteur multi-directionnel d'énergie, de tous les fluides en mouvement. Mais pour chaque utilisation, ce capteur peut être spécifiquement amélioré. Ainsi, pour capter la houle, il doit être placé dans des cylindres verticaux, alignés, ouverts de et d'autre, il doit actionner une roue libre et un arbre transversal grâce à des engrenages coniques... et pour capter le vent avec le meilleur rendement, il doit être fait de deux tri-aubes, accouplées par des engrenages (5) afin que les aubes (1) de chacune puissent se chevaucher et se frôler sans jamais se toucher. ( Fig 4 ), deux tri-aubes accouplées et vues de dessus.

Description

La présente invention concerne un dispositif destiné à capter l'énergie cinétique du vent, des fleuves, des courants marins, des vagues...

On pourrait croire que toutes les éoliennes simples ont déjà été étudiées et qu'elles sont bien connues. pourtant, une turbine verticale, simplement constituée de trois aubes tangentielles (voir fig 1), n'a pas besoin de paravent pour tourner avec vivacité et quelle que soit la direction du vent. Et nous verrons que cette turbine peut être utilisée de différentes façons : seule ou insérée dans un cylindre, en couple, en série de couples alignés et qui formeraient un véritable mur récepteur de vent... Mais d'abord, voyons ce qui caractérise le modèle de base.

I1 est constitué par trois ou quatre aubes incurvées et réparties sur la circonférence d'un cercle de référence ayant pour centre l'axe de la turbine. Ces aubes forment, lorsqu'elles sont vues de dessus, des arcs de cercle de rayon égal au diamètre du cercle de référence. Ces arcs ont pour centre les trois sommets du triangle équilatéral inscrit dans ce cercle (lorsqu'il s'agit d'une tri-aubes) et les quatres sarmets du carré inscrit (lorsqu'il-s'agit d'une quatre aubes). La longueur idéale des aubes dépend de leur nombre et du rôle que doit jouer la turbine (en couple ou dans un cylindre, dans le vent ou dans l'eau). Elle variera donc entre un minimum ou cette longueur sera égale au diamètre du cercle de référence et un maximum où elle sera égale au 8/3 de ce diamètre.

Cette turbine peut être utilisée toute seule, et dans ce cas elle est multi-directionnelle. Mais cette option-là n'est pas toujours la plus intéressante. On peut aussi, dans des conditions particulières, préférer choisir un capteur uni-directionnel qui aurait un meilleur rendement. (Sur des plate-formes flottantes autoorientables, dans des zones où les vents soufflent essentiellement dans une seule direction, lors d'une utilisation pour propulser des bateaux...) On peut alors combiner l'action de deux tri-aubes que l'on installera le plus près possible l'une de l'autre, de façon à ce que les aubes de l'une servent continuellement d'écran à celle de l'autre et réciproquement. Des engrenages coniques (fig 3) ou plats (fig 4) obligeront les aubes à ne jamais se rencontrer.

Lorsque l'énergie à collecter ne provient pas du vent mais d'une rivière, d'un fleuve ou d'un courant marin, la turbine tangentielle à quatre aubes pourra être placée à l'intérieur d'un cylindre ouvert à 900 et des deux côtés. Et lorsque plusieurs de ces capteurs sont installés côte à côte, ils ont naturellement un meilleur rendement, puisque chacun d'eux tend à orienter le courant d'eau sur les aubes de la turbine de l'un de ses voisins.

Enfin, lorsque l'énergie à collecter est celle du vent, des capteurs à aubes tangentielles peuvent être insérés entre des immeubles, qui orienteront les flux d'air sur la partie concave des aubes.

Les dessins annexés illustrent l'invention * Les figures 1 et 2 sont des schémas précisant la façon de déterminer graphiquement la position des aubes.

* La figure 3 est une vue schématique et en perspective de deux triaubes accouplées.

* La figure 4 est une vue de dessus du même couple, mais avec deux roues dentées.

* La figure 5 est une vue de dessus schématique de quatre tri-aubes alignées.

* La figure 6 est une vue en perspective d'une quatre aubes équipée d'un cylindre lui servant d'écran.

* La figure 7 est une vue de dessus schématique de trois cylindres reliés.

* La figure 8 est une vue en perspective de plusieurs capteurs cylindriques équipés d'une roue libre et reliés à un même arbre.

* La figure 9 est une vue aérienne d'une centrale électrique flottante auto-orientable.

* La figure 10 est une vue aérienne d'une centrale utilisant des immeubles comne déflecteurs.

* La figure 11 est un schéma précisant la position et la forme des différents murs d'une telle centrale.

En référence à ces dessins, le dispositif comporte trois ou quatre aubes (1) disposées sur la circonférence d'un cercle ayant pour centre l'axe de la turbine (3) des aubes incurvées selon un arc ayant un rayon égal au diamètre du cercle de référence (fig 1 et 2).

Dans la forme de réalisation selon les figures (3) et (4), deux turbines tri-aubes sont reliées par des engrenages coniques (4) ou cylindriques (5), afin qu'elles puissent tourner conjointement et en sens inverse. Les axes des turbines (3) doivent être le plus près possibles l'un de l'autre, des calculs devant déterminer la meilleure position, celle où les aubes se frôlent sans se toucher.

Dans la forme de réalisation selon la figure 6, les turbines peuvent être placées à l'intérieur d'un cylindre (6) ouvert des deux côtés (7), afin que les courants d'air ou d'eau soient amenés à ne rencontrer que le côté concave des aubes. On peut aussi aligner et fixer ensemble plusieurs de ces cylindres pour augmenter leur rendement figure 7 et 8. Ils forment alors un meilleur capteur d'énergie, puisque le fluide qui est dévié par chaque cylindre n'est pas perdu, puisqu'il arrive toujours sur les aubes d'une turbine et qu'il est même accéléré.

Dans la forme de réalisation selon la figure 8, l'ensemble qui vient d'être décrit a été amélioré pour recueillir l'énergie des vagues déferlantes. Le dispositif est donc constitué par des turbines à aubes tangentielles (8), par des cylindres (6) ouverts selon deux angles opposés à 900, par un axe (10 > reliant tous les rotors grâce à des engrenages coniques (11), mais aussi par des roues libres à cliquets ou autres (9). Ces roues libres jouent un rôle essentiel, puisqu'elles empêchent les turbines qui sont à arrêt de freiner l'arbre. Grâce à elles, seule l'eau qui va et qui revient agit sur l'arbre qui les relie, un arbre qui tournerait à une vitesse constante si ce dispositif était installé le long d'une côte et s'il était constitué par un grand nombre de turbines.

Dans la forme de réalisation selon la figure 9, ces capteurs de houle seraient placés au pied d'une plate-forme flottante (13), sa partie supérieure étant équipée de capteurs éoliens (14), identiques à ceux illustrés par les figures 3 ou 4. Une telle centrale, carrée sur le dessin, pourrait évidemnent aussi être circulaire et équipée par des éoliennes à trois ou quatre aubes simples.

Ces centrales-là pourraient avoir des puissances dépassant les cents mégawatts (pour cent mille mètres carrés de capteurs éoliens ayant un rendement de 0,7 par rapport à la limite de Betz, et pour un vent moyen de cinquante kilomètres heure.) Elles pourraient donc alimenter en énergie des grandes villes et des îles. Elles n'altéreraient pas les paysages côtiers, souvent d'ailleurs pas disponibles. Enfin, installées dans les zones les plus ventées et les plus houleuses du globe (les 40 èmes rugissants) elles pourraient être de très grande puissance et produire de l'hydrogène.

L'hydrogène serait ensuite retransformé en électricité, ou directement utilisé carme combustible pour les moteurs et le chauffage.

Dans la forme de réalisation selon la figure 10, des capteurs à aubes tangentielles sont insérés entre des immeubles, qui orientent l'air sur la partie concave de leurs aubes. Ils seraient alors bi- directionnels, ce qui est avantageux puisque dans beaucoup de zones les vents soufflent essentiellement dans deux directions (de la côte vers la mer et de la mer vers la côte, du Nord au Sud et du Sud au
Nord). Pour avoir cette possibilité, les immeubles peuvent avoir la forme préconisée par la figure 11. Les murs seraient bâtis de telle sorte, que si nous les prolongions, nous obtiendrions un carré qui s inscrirait dans le plus grand cercle décrit par les turbines en rotation.

Des centrales électriques de ce type pourraient avoir des puissances de plusieurs dizaines de mégawatts pour une surface au sol occupée de cinq mille mètres carrés. Elles pourraient être équipées avec des aubes en toile synthétique. Elles pourraient intéresser des îles, des villes, des pays, des promoteurs en immobilier...

Claims (7)

REVENDICATIONS

1) Dispositif destiné à capter l'énergie cinétique du vent, des fleuves et des rivières, des courants marins, des vagues, caractérisé en ce qu' il comporte trois ou quatre aubes (1) réparties sur la circonférence d'un cercle ayant pour centre l'axe de la turbine (3) des aubes qui, vues de dessus, dessinent des arcs de cercle ayant pour centre l'un des trois sarmets du triangle équilatéral inscrit dans le cercle de référence (fig 1) ou l'un des quatre sommets du carré inscrit dans le cas des quatre aubes (fig 2) et qui - forment donc des arcs ayant un rayon égal au diamètre du cercle de référence, et ayant une longueur comprise entre celle de ce diamètre et les 8/3 de ce diamètre.

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les turbines tri-aubes peuvent être reliées par des engrenages coniques (4) ou cylindriques (5) pour que leur rotation soit inversée, pour que la distance qui les sépare soit minimum, et pour que leurs aubes puissent se chevaucher lorsqu'elles balaient l'espace compris entre les rotors (fig 4).

3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que chacune de ces turbines peut être installée dans un cylindre (6), ouvert des deux côtés (7) et sur une longueur égale au quart de sa circonférence (fig 6).

4) Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que plusieurs cylindres (6) peuvent être mis côte à côte, et positionnés de façon à ce que les parties de leur surface qui servent d'écran à une turbine servent de réflecteur à la suivante (fig 7 et 8).

5) Dispositif selon les revendications 1, 3 et 4, caractérisé en ce que les turbines peuvent être équipées d'une roue libre (9) actionnant des engrenages coniques (11) qui les relient à un même arbre.

6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les turbines à trois ou quatre aubes peuvent être insérées entre les murs d'immeubles (10), qui orientent le vent sur la partie concave de leurs aubes (fig 10).

7) Dispositif selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que les murs de chaque édifice seront placés d'une façon telle, que si nous les prolongions, nous obtiendrions un carré qui s'inscrirait dans le plus grand cercle décrit par les turbines en rotation (fig 11).