FR2776317A1 - Dispositif d'entrainement, de pilotage, guidage et maintien en position d'une structure architecturale autonome, habitable, autoportante, demontable et structure flottante comportant ledit dispositif - Google Patents

Abstract

La structure architecturale autonome, habitable (1) comporte une enveloppe protectrice extérieure, légère, autoportante, démontable, flottante, fixe ou en mouvement. Elle peut comprendre des parois intérieures (5) fixes ou mobiles. L'ensemble de la structure peut se composer d'éléments flottants distincts, en mouvement relatif les uns par rapport aux autres. Chaque élément est actionnable, et peut être commandé et guidé distinctement. L'enveloppe extérieure (1) et les autres parois (5) sont sustentées et guidées par les dispositifs flottants (2) et (6), dans un fluide approprié (3). Les dispositifs (2) et (6) permettent le pilotage automatique des mouvements de la structure ou le guidage de chaque élément de structure par les parois de la capacité de flottaison (4). L'ensemble solidaire (1) et (2) peut reposer sur un sol fixe et y être immobilisé. Ce dispositif se substitue aux mécanismes classiques utilisés habituellement qui sont limitatifs, coûteux, délicats à mettre en oeuvre, peu fiables, et dangereux. Le dispositif et la structure décrits dans l'invention permettent de réaliser des dômes de bâtiments, des logements et des hôtels, des annexes d'habitations, des maisons et des villages de plaisance, des serres, des abris de piscines, des espaces d'exposition, des espaces de soins, des salles polyvalentes (travail, culture, multimedia, communication, agrément).

Description

-1 - La présente invention se rapporte à une structure habitable, ou tout

autre édifice architectural, dont l'enveloppe protectrice et les parois intérieures sont légères, autoportantes et démontables et pouvant comporter un axe géométrique de révolution. L'invention est caractérisée principalement en ce que l'ensemble architectural proposé soit 5 doté au moins de l'ensemble des propriétés essentielles et cohérentes suivantes: La structure d'ensemble peut ne pas nécessairement comporter de plate-forme, de plancher ou de sol et par conséquent être dévolue simplement à une fonction d'abri ou de protection autour de l'espace qu'elle enveloppe ou qu'elle protège tout en pouvant tourner autour de cet espace ou se déplacer selon des mouvements combinés de

translation et de rotation par rapport à cet espace.

- L'ensemble est capable de se déplacer sur un lit fluide approprié, sous le contrôle du dispositif associé se rapportant également à l'invention, lequel dispositif assure toutes les fonctions de pilotage, de commande, d'entraînement nécessaires et pourvoit au

guidage, à la stabilisation ou à l'immobilisation de l'ensemble.

- La structure est formée d'une enveloppe extérieure mobile en rotation autour d'un axe géométrique de révolution mais elle est conçue spécialement pour abriter un espace intérieur pouvant rester fixe par rapport au sol ou protéger une plate-forme solidaire du sol. - la structure peut comporter d'autres parois intérieures ou des plates- formes autonomes fixes ou mobiles par rapport à l'enveloppe extérieure ou par rapport au sol, lesquelles plates-formes ou parois, si elles sont mobiles et de forme appropriée, peuvent se

déplacer ou tourner en flottant sur un lit fluide.

- La plate-forme la plus extérieure de la structure, si cette structure en comporte, peut être maintenue fixe par rapport à un point géodésique ou bien rester fixe par rapport à I'ensemble architectural sur lequel elle repose comme c'est le cas pour la plupart des applications mais ladite plate-forme est conçue pour pouvoir se déplacer elle-même en flottant sur un lit fluide tout en supportant l'ensemble des éléments de l'enveloppe extérieure fixe ou mobile et de toutes les autres parois, cloisons et planchers intérieurs

fixes ou mobiles.

Les systèmes d'enveloppe ou de structure habitable en rotation connus autres que ceux de l'invention mettent en oeuvre des dispositions constructives classiques, avec roues ou roulements, engrenages, moteurs, rails de guidages métalliques et supports supplémentaires. De tels dispositifs sont délicats et coûteux à cause des grandes dimensions de l'édifice; Ils restent généralement complexes et peu versatiles, assez peu35 fiables et leur usage en est limité à cause des dangers corporels potentiels qu'ils présentent vis à vis des usagers. La maintenance de ce type de dispositif est relativement -2- coûteuse et délicate car elle exige des moyens polytechniques spécialisés. L'hétérogénéité des solutions techniques, la multiplicité technologique des dispositions constructives sont des facteurs qui diminuent la valeur de l'équipement en terme de rapport performances/coûts. 5 La présente invention est un dispositif qui ne présente pas les inconvénients des dispositifs connus et qui apporte des caractéristiques très supérieures ou nouvelles par rapport à celles des réalisations classiques par une plus grande facilité de la construction d'ensemble, et une véritable mobilité de son installation. En effet, la légèreté de l'enveloppe et la modularité de tous les éléments de structure sont des critères de10 logistique et de fabrication qui favorisent la préfabrication hors du site d'édification. De plus de tels critères permettent l'installation et le démantèlement sur des sites o les constructions classiques ne sont pas adaptées et dont le démontage est impossible, lent et destructif ou très onéreux. L'invention décrite ici représente un très grand nombre de perfectionnements et une avancée technologique considérable par rapport aux dispositifs connus, et notamment ceux revendiqués dans les brevets déjà déposés par l'inventeur Jean Noël PIGOUT intitulés: " STRUCTURE HABITABLE BIOCLIMATIQUE, CONSTITUEE D'UNE ENVELOPPE VITREE SPHERIQUE OU OVOiDALE ORIENTABLE ", brevet francais n 84 14726 - brevet Européen n 0195795 - brevet U S n 4724645 Le principe du dispositif objet de la présente invention permet la sustentation, les déplacements, le maintient en position de la structure en utilisant des matériaux spécifiques de très haute performance, aux propriétés et en mettant en oeuvre un25 ensemble de techniques cohérentes, fiables et efficientes pour réaliser l'entraînement des

éléments mobiles et le pilotage des mouvements.

La présente invention confère à l'ensemble des propriétés innovantes dans la réalisation de dômes de bâtiments, de logements, d'hôtels, d'espace de soins ou d'espace

d'agrément et d'annexes pour des habitations existantes ou d'autres catégories de30 bâtiments spécifiques.

L'avancée technologique réside essentiellement dans: - La réalisation de structures autonomes et flottantes sur un lit fluide approprié qui améliorent la mobilité des structures avec peu de besoin en énergie motrice, en simplifient l'entraînement en mouvement et le maintient en position et qui simplifient

considérablement à la fois la fabrication et la conception d'ensemble.

- La versatilité du dispositif de pilotage et de commande lequel, doté de dispositions -3- systémiques avancées, cohérentes et judicieuses, intégrant des processeurs spécialisés, I'association de ce dispositif à la simplicité de la construction structurale et à l'entraînement en mouvement des éléments de structure, tout comme l'association à la mise en ceuvre de propriétés physico-chimiques intéressantes particulières des matériaux utilisables, permettent de caractériser et de fonctionnaliser l'ensemble ainsi constitué pour en faire un usage singulier ou spécifique, adapté d'une manière beaucoup plus pertinente, plus précise et plus performante que lorsqu'il s'agit des

dispositifs et des constructions de type connu ou classiques.

- L'homogénéité et la spécificité des matériaux qui, choisis pour la construction possèdent d'excellentes propriétés mécaniques ou physicochimiques et qui offrent un renforcement notable de la protection de l'usager ou de celle de la construction contre un très grand nombre d'agressions ou de sollicitations parasites environnementales tout en procurant un avantage de performance/coût sur les constructions connues vis à vis de la sécurité, de la fiabilité et de la maintenabilité de l'ensemble des prestations intégrées à ce type de construction et participent à l'optimisation du confort et de

l'agrément de l'usager.

- La possibilité de réaliser l'ensemble de la structure en éléments autoportants et de construire ses éléments de sustentation, de guidage et de maintient avec des matériaux de même nature que ceux qui sont utilisés pour l'enveloppe principale, permettent de simplifier la construction d'ensemble, de faciliter son montage ou son démontage et d'homogénéiser à toute la construction, les procédés de fabrication et les propriétés

intéressantes des matériaux.

De par l'invention ainsi caractérisée il est alors possible d'une part d'améliorer les performances des ensembles connus ou de perfectionner l'existant et d'autre part, I'invention offre la possibilité de créer de nouvelles stratégies dans la conception d'ensembles habitables particuliers ou collectifs ou de disposer d'espaces privilégiés nouveaux sur des sites déjà bâtis comme par exemple des toits d'immeubles, des piscines, des parcs d'agrément, des serres, etc. La structure décrite ici est équipée de son propre dispositif de sustentation et d'entraînement sur un plan fluide ou dans une capacité de flottaison contenant un liquide ou un fluide approprié. La structure et le dispositif qui lui est associé, lesquels sont décrits et présentés ici sont un perfectionnement de l'invention objet des brevets cités ci-dessus. Un perfectionnement notable réside en ce que le lit fluide peut servir de matériaux assurant une étanchéité efficace entre l'intérieur et l'extérieur de l'espace habitable en s'opposant naturellement au passage de particules indésirables, de substances ou organismes vivants nocifs ou dangereux. La fluidité de ce joint permet toute facilité pour en -4- assurer si besoin la régénération ou la décontamination, à l'aide de moyens simples et peu

coûteux. Outre la mobilité qu'elle confère à l'ensemble, la sustentation par flottaison permet d'isoler favorablement l'habitacle par rapport au sol et d'atténuer fortement ou d'amortir les sollicitations mécaniques telluriques et la transmission des vibrations acoustiques arrivant 5 par le sol et par l'air.

L'enveloppe protectrice de structure est légère, orientable et mobile sur un lit fluide approprié (liquide simple comme de l'eau ou bien un fluide composite (ou polyphasique le cas échéant). Dans l'invention, la structure peut avoir la propriété d'être immergée ou de flotter en tout ou partie dans une capacité remplie de liquide.10 L'enveloppe protectrice peut se mouvoir pour se situer à l'intérieur ou à l'extérieur de l'espace habitable ainsi traité. L'ensemble habitable pouvant se mouvoir lui-même en rotation et en translation relativement à un point fixe du sol ou d'une plate-forme, dans les limites du champ de trajectoires autorisé par la forme et les dimensions propres de la capacité contenant le liquide de flottaison.15 La forme et les dimensions de la capacité peuvent être déterminées par les dimensions du gabarit obtenu à partir du les dimensions propre à la structure et compris

dans un espace volumique requis dont la forme et les dimensions permettent tous les mouvements des éléments de la structure selon l'ensemble des trajectoires désirées. Les parois de la capacité peuvent s'utiliser à des fins de guidage des mouvements ou à des20 fins de maintient en position de la structure ou de l'un de ses éléments.

L'ensemble est entraîné, piloté et guidé dans ses mouvements par un dispositif à action hydraulique ou mécanique, dont la commande peut être manuelle ou automatisée ou bien manuelle et asservie. Le guidage et le maintient en position désirée, sont obtenus d'une part grâce à un dispositif intégré à l'ensemble de la structure et d'autre part, en utilisant des dispositions constructives extérieures à la structure qui restent fixes par rapport à un point géodésique comme par exemple les parois de la capacité contenant le liquide. Le dispositif de guidage autorise pour chaque élément mobile des mouvements de rotation, des mouvements de translation et des mouvements de l'ensemble qui combinent rotations et translations.30 De plus, ou au lieu d'être simplement et seulement guidé, l'ensemble en mouvement peut être piloté partiellement ou entièrement par la mise en oeuvre des

dispositions systémiques que comporte le dispositif de pilotage et qui mettent en oeuvre ou assurent l'asservissement de la position de la vitesse et de l'accélération, sur la trajectoire désirée. Les parois de la capacité sont dans ce cas les limites physiques du gabarit des35 déplacements, les parois de la capacité font office de butées physiques ou mécaniques.

L'enveloppe de structure orientable d'une part et des parois auxiliaires, comme le -5- volet peuvent couvrir en totalité, ou partiellement, l'espace habitable. L'enveloppe ou les

parois auxiliaires sont supportées ou fixées sur au moins un élément de flottaison en forme de réservoir périphérique à la structure, lequel élément permet à l'ensemble auquel il est lié de se sustenter soit par flottaison dans le liquide, soit par pose ou ancrage sur une paroi 5 solide comme celle de la capacité contenant le liquide de flottaison.

L'ascension ou la descente de l'ensemble auxquels sont liés les réservoirs sont assurées soit par un dispositif de lest variable obtenu en remplissant plus ou moins les réservoirs, soit en réglant le niveau d'eau dans la capacité de flottaison, lorsque l'application le nécessite.10 En particulier, le vidage de la capacité de flottaison permet à l'ensemble de la structure de se poser et de se maintenir fixe au fond du réservoir, par son poids propre qui dans ce cas n'est plus compensé par la force de poussée d'Archimède. Dans plusieurs applications, le dispositif de flottaison peut être constitué de plusieurs réservoirs-ballasts disposés en couronne et dits " flotteurs-ballasts " lesquels peuvent être partiellement remplis de liquide et permettent par l'action des forces de gravité d'incliner lesdits " flotteurs-ballasts ", qui entraînent ainsi l'enveloppe de structure à laquelle ils sont liés. Dans une position inclinée, les " flotteurs-ballasts " partiellement remplis de liquide peuvent être mis en rotation sur eux-mêmes ou en translation par déplacement de la

masse fluide contenue dans la capacité de flottaison (effet de courant porteur) ou par un effet mécanique ou hydraulique extérieur.

Il est possible de combiner les déplacements de l'enveloppe en agissant par réaction à partir de l'évacuation forcée de la masse fluide contenue dans les " flotteurs-ballasts " tout en agissant par une action extérieure à l'ensemble en mouvement. Les déplacements combinables se composent des mouvements élémentaires suivants: - Rotation de la structure sur elle-même, - Inclinaison autour d'un axe horizontal, - Rotation autour d'un axe vertical dans la position inclinée, - Translation dans les trois dimensions de l'espace et dans les limites qui seraient

imposées par les parois de la capacité de flottaison.

- Réglage de la hauteur de flottaison en position horizontale.

Cette demrnière propriété permet aussi de bloquer la structure en position basse avec le liquide de la capacité alors transféré par pompage dans les réservoirs-ballasts, ce qui a pour effet d'immobiliser et de stabiliser l'ensemble à une position fixe en lestant la structure

par le poids du liquide prisonnier dans les " flotteurs-ballasts ".

Un peu de liquide restant dans la capacité de flottaison fait office de joint fluide qui -6- permet d'assurer l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur de la structure. La présence d'un

fluide polyphasique (comme par exemple de l'eau et du sable fin) au fond de la capacité de flottaison est envisagé dans le but de créer à la fois un amortissement mécanique de la pose et un colmatage efficace du joint naturel ( de forme complexe en pratique) qui existe 5 entre la structure et les parois de la capacité de flottaison.

Ce procédé de transfert de fluide est en particulier plus approprié aux installations dans des pays chauds ou des pays froids car il peut être effectué en circuit fermé par l'intermédiaire d'un dispositif de pompage à circulation lequel peut être mis en oeuvre par ailleurs pour d'autres usages. Dans ce cas il est prévu une protection par une paroi de10 couverture en joint souple permettant ainsi d'isoler l'espace compris entre les parois de la capacité et le dessus des " flotteurs- ballasts". Les déplacements ne sont alors limités que

par des contraintes externes au dispositif décrit, tels que le passage de canalisations électriques, des tuyaux, et autres liaisons à des réseaux divers.

Dans le cas de figure o la rotation de la structure est combinée au basculement obtenu par remplissage d'une partie des " flotteurs- ballasts ", il est prévu qu'un élément aéraulique soit rapporté sur l'enveloppe à l'extérieur de celle-ci, lequel élément vient se

placer au sommet de l'ensemble après l'opération de basculement dans le but de créer ainsi un effet girouette naturel dont l'action est utilisée en vue d'optimiser le positionnement de la structure de manière à lui assurer une prise au vent minimale. Cet ensemble trouve20 son équilibre mécanique naturel en se plaçant dans l'axe du vent.

L'enveloppe principale de la structure avec ses " flotteurs-ballasts " peut être complétée par une plate-forme étanche faisant office de plancher ou de sol intérieur,

laquelle plate-forme permet à l'ensemble ainsi constitué avec les autres enveloppes de la structure de flotter librement en rotation et de se déplacer horizontalement sur un plan25 liquide (un plan d'eau naturel ou un bassin par exemple).

Les " flotteurs-ballasts ", au nombre minimum de trois, sont plus ou moins remplis de liquide de manière manuelle ou automatique, afin de régler précisément l'horizontalité et l'assiette convenable après l'installation du mobilier et des équipements d'intérieur fixes et adaptés à l'utilisation de la structure habitable ainsi constituée. Ce réglage est rendu possible et aisé du fait du très faible poids de l'enveloppe autoportante constituée. De plus la possibilité de donner aux planchers une pente naturelle de faible valeur dans une direction choisie et variable procure de nombreux avantages pour l'écoulement de fluides de nettoyage et l'assèchement des sols intérieurs ou bien pour effectuer l'évacuation de

trop-plein dans une direction adéquate d'une capacité solidaire du plancher.

Il est intéressant à de multiples points de vue de compléter cet ensemble flottant par un ensemble pivot central fixé au fond du la capacité de flottaison ou du bassin d'eau (ou -7- autre fluide). Ledit pivot central, dont l'axe se confond avec l'axe de rotation géométrique de la structure peut comporter une couronne cylindrique de guidage munie de manchons cylindriques flottants placés verticalement constituant l'équivalent d'un roulement à aiguilles géantes entre le pivot fixe et le palier central solidaire de la plate-forme flottante. 5 Cette disposition constructive du pivot central va d'une part améliorer mécaniquement la stabilité l'assiette horizontale de la structure flottante, éliminer les effets parasites de roulis et de tangage occasionnés par les mouvements du fluide et d'autre part permettre le passage de câbles et autres conduites souples raccordés à un bloc technique situé à l'extérieur de la structure.10 Une enveloppe extérieure reposant sur des flotteurs ou " flotteurs-ballasts " et tourne sur elle-même, peut être rajoutée autour de l'ensemble pour accroître les combinaisons de positionnement en rotation avec protection climatique et la sécurité. Une pompe avec filtre et plusieurs électrovannes ont un fonctionnement combiné afin d'obtenir tous les déplacements de fluide nécessaires pour mouvoir l'enveloppe de la structure avec toutes les possibilités requises suivant les applications, à savoir: - rotation de l'enveloppe dans un sens ou dans l'autre, dans le plan horizontal, - réglage vertical de l'enveloppe qui est libre en rotation, ou qui repose au fond du caniveau en couronne, ou du bassin, lestage, ou délestage, des " flotteurs-ballasts " qui sont plus ou moins remplis d'eau (ou autre fluide), - basculement de l'enveloppe par remplissage d'une partie des " flotteurs ballasts ", - roulement de l'enveloppe inclinée en déplaçant l'eau au travers des différents compartiments des " flotteurs ballasts " de proche en proche, dans un sens ou dans l'autre,

- déplacement horizontal sur un plan d'eau.

L'ensemble pompe et vannes de distribution décrit précédemment peut être installé sur l'un des " flotteurs ballasts " et complété par: - une centrale météorologique répartie sur l'enveloppe extérieure comportant des capteurs indiquant la direction et la vitesse du vent, un capteur de température, un capteur pluviomètre, ou un simple détecteur de pluie, - un panneau solaire intégré dans l'enveloppe extérieure associé à des éléments de batterie pour le stockage de l'énergie, - un boîtier d'électronique avec microprocesseur et logiciel faisant fonctionner l'ensemble

à partir des données mesurées par les capteurs.

Le dispositif d'entraînement en translation horizontale ou en rotation autour d'un axe vertical pouvant être effectué à l'aide d'un dispositif externe à l'ensemble à mouvoir en -8- créant artificiellement dans le fluide de flottaison un courant porteur dirigé grâce une pompe de circulation, lequel courant entraîne les flotteurs et la structure mobile dans le même sens que celui du courant qui peut également s'inverser en inversant le sens de circulation du fluide par le truchement d'un jeu de vannes de distribution commandées à 5 distance ou manuellement. L'inversion en cours de déplacement dans un sens donné contribue au freinage si nécessaire lors du fonctionnement en mode incrémental des

déplacements, la variation de débit de la pompe si elle commandée permet de moduler la force du courant à partir du dispositif de pilotage, donc de régler convenablement l'accélération ou le freinage. Le dispositif de pompage et de distribution permet aussi de le10 transfert du fluide en totalité entre la capacité de flottaison et un réservoir externe à l'ensemble mobile ou externe à la capacité de flottaison.

Le tout décrit ici constitue un ensemble d'architecture bionique qui réagit à son environnement et abrite au mieux ses occupants des agressions et sollicitations de celui-ci.

Cet ensemble est susceptible d'être piloté et commandé à distance à partir d'informations15 captées dans l'environnement comme dans l'ambiance couverte par l'ensemble de la construction, à partir de commandes qui lui sont fournies par un ensemble de programmes et des consignes d'exploitation. Le boîtier de pilotage dispose d'une liaison de communication bidirectionnelle, matérielle ou immatérielle, pour se raccorder à un module de programmation déporté, à un micro- ordinateur permettant de surveiller et de sécuriser l'installation et d'en régler les paramètres avec les moyens souples et versatiles d'un logiciel adapté et très simple à utiliser lequel participe également à la sûreté de fonctionnement de l'équipement. Les commandes et la surveillance à distance sont également possibles du fait de l'existence de ce type de liaison qui permet à un opérateur d'entretien de vérifier à distance toute25 I'installation et à un utilisateur d'exploiter et de surveiller le système soit en mode local avec une télécommande sans fil, soit à grande distance via des réseaux de télécommunication publics ou privés. Un système de protection et de surveillance de l'habitat, alarme et anti-effraction peut être rajouté à l'ensemble ci-dessus. L'ensemble décrit précédemment est prévu pour être entièrement démontable et transportable, y compris les éléments qui constituent les capacités de flottaison, ainsi que les " flotteurs-ballasts ". L'ensemble est préfabriqué et peut être livré sous forme de kit

pour un montage simple et rapide. D'autres caractéristiques avantageuses ressortiront mieux à la lecture de la description donnée à titre indicatif mais non limitatif d'un exemple de réalisation et de ses

principales variantes, préférées à ce jour de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels: -9- - La figure 1 est une vue en coupe de l'ensemble simplifié représentant un modèle de structure habitable en forme de dôme dont l'enveloppe extérieure tourne sur elle-même

en flottant sur un plan liquide et est guidée à sa périphérie.

- La figure 2 est une autre application du même modèle de structure dans une application en couverture amovible de piscine. - La figure 3 est une autre représentation de l'application précédente avec la structure

basculante en position ouverte.

- La figure 4 est une autre variante qui dispose d'un plancher étanche solidaire de

l'enveloppe, ce qui permet à l'ensemble de flotter et de se déplacer.

- La figure 5 est une vue en coupe montrant la superstructure extérieure en flottaison sur

une capacité circulaire contenant un fluide.

- La figure 6 est une variante du modèle précédent qui dispose d'une paroi-volet

intérieure orientable.

- Les figures 7,8,9 représentent le principe d'entraînement de l'enveloppe sur un

" flotteur-ballast " périphérique.

- La figure 10 représente les éléments qui composent l'enveloppe autoportante.

- La figure 11 représente l'assemblage des éléments qui composent l'enveloppe

- La figure 12 représente un modèle prévu pour réaliser des dômes de bâtiments.

- La figure 13 représente un modèle de forme hémisphérique 1.

- La figure 14 représente un modèle de forme hémisphérique 2.

- La figure 15 représente un modèle de forme sphérique 1.

- La figure 16 représente un modèle de forme entièrement sphérique 2.

- La figure 17 représente un modèle prévu ultérieurement de forme ovoidale.

- La figure 18 représente un ensemble architectural constitué avec six structures de forme

hémisphérique assemblées.

- L'enveloppe (1) des figures 1 à 7 repose sur un élément flotteur (2) lui-même posé sur

un lit fluide (3), ou bassin, ou piscine.

L'enveloppe (1) peut ainsi tourner sur elle-même autour de son axe vertical. Cette enveloppe est légère et constituée pour ce modèle, avec des éléments autoportants en forme de triangles sphériques qui s'assemblent ainsi que représenté sur les figures 10 et 11. Les triangles (33) permettent de constituer des pentagones (35), leur masse est d'environ 20 Kg. Les triangles (34) permettent de constituer des hexagones (36), leur masse est d'environ 25 Kg Ils sont réalisés avec des matériaux composites qui constituent une peau extérieure, Ils peuvent comporter des renforts sur les côtés, avec des

réservations pour passer des câbles et des conduits dans la structure ainsi formée.

Les matériaux de l'enveloppe extérieure, comme ceux des parois intérieures peuvent - 10- être déterminés à partir de propriétés intrinsèques ou sélectionnés pour leurs pouvoirs spécifiques aptes à l'usage qui permettraient: a) soit de constituer autour de l'espace intérieur une sorte de coque de protection environnementale et sélective contre différents types de phénomènes parasites ou nuisibles, b) soit de préparer ou de conditionner l'ambiance intérieure à des fins d'agrément ou de confort ou bien à des fins d'utilité spécifique, par filtration variable et adaptée des composantes spectrales des flux énergétiques, c) soit de filtrer ou d'arrêter des éléments entrants ou sortants au travers de l'interface

que constitue une ou plusieurs des parois fixes ou mobiles.

Les matériaux peuvent être choisis en fonction de l'effet souhaité en vue d'assurer, sans que cela soit limitatif ou à valeur d'exemple les effets suivants: - protection contre le rayonnement solaire, filtration sélective spectrale et suivant le sens du flux, vers l'extérieur ou vers l'intérieur, - transparence vu depuis l'intérieur et reflexion totale de l'extérieur (effet de miroir sans tain), - protection contre la chaleur ou le rayonnement infrarouge extérieur ambiant, - protection contre le rayonnement solaire tout en donnant des colorations d'ambiance agréables, - protection contre le rayonnement électromagnétique et les radio-fréquences, - protection contre les charges électrostatiques atmosphériques, - protection contre les vapeurs nocives ou les poussières extérieures par filtration, - protection contre les insectes ou autres importuns, etc. Les matériaux qui assurent globalement l'isolation thermique et phonique sont disposés en sandwich sur la partie intérieure de ces éléments de structure. La dimension de ces triangles est d'environ 2 mètres de côté et d'environ 15 centimètres d'épaisseur. Les matériaux sont déclinés en fonction de plusieurs des utilisations suivantes sans quecela soit limitatif à priori:30 - Eléments pleins et murs, - Eléments vitrés transparents ou translucides (1v) tels que montrés sur les figures 1 à 6, - Eléments ouvrants (ouïes, fenêtres, portes), - Eléments vides qui comportent uniquement l'encadrement du triangle, - Eléments accessoires ou de servitude (aération, ventilation, évacuation, filtration), - Eléments d'équipement de confort (Générateurs photovoltaïques solaires, etc.), Eléments de parois intérieures (volets, isolement, cloisons)

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Les triangles sélectionnés permettent de constituer les pentagones (35) d'une masse approximative de 100 Kg, et les hexagones (36) d'une masse d'environ 150 Kg. Le tout est assemblé à la manière d'un puzzle pour constituer l'enveloppe de la structure suivant la configuration souhaitée en fonction de l'utilisation. 5 L'assemblage de ces triangles se fait très simplement et très rapidement, par emboîtage et auto-verrouillage (dclipsage). Ce qui permet aussi simplement de les démonter sans dégradation. Les joints d'étanchéité sont prévus sur le pourtour des triangles. Une paroi-volet (5) de même forme que celle de l'enveloppe extérieure (1) peut être constituée pour être placée à l'intérieur de celle-ci, et suivant le même principe d'assemblage. Les éléments qui composent cette paroi-volet sont encore plus légers que ceux de l'enveloppe principale. Ils ne comportent pas nécessairement de peau extérieure en composite. Il est ainsi possible d'obtenir de multiples combinaisons de tous ces éléments de structure qui sont associés au système de rotation flottant sur lit fluide, et il est aisé de changer la configuration de l'ensemble par de simples opérations de démontage et de remontage, plusieurs fois en cours de vie de l'équipement. De plus cette demrnière propriété permet le remplacement d'éléments détériorés en cas d'avarie d'une part et en cas d'évolution de la configuration d'autre part.20 La figure 1 illustre le principe fondamental de la mise en oeuvre du dispositif décrit dans l'invention, à savoir: La structure (1) repose sur un dispositif flottant (2) sur un lit fluide (3). La structure est guidée en rotation et en translation par la paroi de guidage (4a). La couronne liquide (3) est contenue dans une capacité (4a) de la figure 1 qui, dans le cas d'une structure qui ne comporte qu'une seule paroi mobile, devient une canalisation (4e) montrée à la figure 5 et qui devient une canalisation double (4f) montrée à la figure 6, pour permettre la rotation indépendante de l'enveloppe extérieure (1) et d'une paroi-volet

mobile (5). La paroi-volet (5) peut ne recouvrir qu'une fraction de la surface de la structure, ce qui peut conduire à prévoir un pivot (9) en point d'appui et en guidage, ou rotation, sur le sommet de l'enveloppe (1). Cette paroi-volet (5) comporte ses propres flotteurs (6) et si30 nécessaire, une cloison (7) dans la capacité de flottaison, pour parfaire le déplacement et le guidage en rotation de facçon indépendante pour chaque élément.

Dans la figure 4, I'enveloppe principale (10) peut toujours comporter les éléments flotteurs (2) mais de préférence utilisés en mode ballast. Cette enveloppe principale et les " flotteurs-ballasts " sont refermés à leur base par un plancher étanche (8) qui permet à

l'ensemble de la structure habitable ainsi constituée, de flotter dans un bassin (4d).

Dans les applications de cette structure flottante, il est nécessaire de disposer d'un -12- pivot central (12) solidaire du fond du bassin (4d). Ce pivot s'avère aussi très utile pour le passage de câbles et de conduits pour établir les liaisons nécessaires (13) avec un bloc technique (14) et pour permettre les raccordements aux réseaux divers (eau potable, eaux usées, électricité, télécommunications, servitudes techniques en général). 5 L'ensemble flottant ainsi constitué peut aussi comporter une enveloppe extérieure (1) reposant sur ses propres flotteurs (11), ce qui permet toutes les combinaisons possibles de positionnement des deux enveloppes en rotation indépendamment l'une de l'autre, pour l'ensoleillement idéal, la vue idéale, la protection climatique et favoriser la captation d'énergie naturelle et faire ansi un maximum d'économies en terme de coût énergétique.10 Les " flotteurs-ballasts " (15) ou des ballasts rapportés permettent par remplissage d'eau (ou autre fluide), en manuel ou en automatique, de corriger l'assiette horizontale de la structure flottante pour compenser le poids des aménagements et du mobilier mis en place qui peuvent être répartis n'importe o sur la surface du plancher étanche. La structure flottante peut être maintenue dans un plan horizontal, autour de son pivot central (12) par un système de roulement et guidage axial (17) constitué de rouleaux flottants et rigides en matériaux plastiques, disposés en couronne dans le palier (16) solidaire du plancher. Cet ensemble ainsi constitué fait office de roulement à aiguilles mécanique dont la lubrification; l'amortissement vibratoire et l'étanchéité de joint sont réalisés naturellement par le fluide de la capacité de flottaison du bassin. Une telle solution,20 séduisante et bon marché est d'un entretien particulièrement simple, voire négligeable. Les aiguilles géantes flottantes sont immergées à environ au 4/5ème de leur hauteur et peuvent s'extraire et se mettre en place aisément par le dessus. Le but de ce dispositif de roulement est de compléter le système de stabilisation de l'assiette horizontale décrit précédemment, afin d'éliminer le roulis et le tangage et les vibrations parasites provoqués par le vent et les mouvements éventuels du fluide porteur, afin d'assurer un confort maximum aux habitants de la structure et de simplifier les dispositions constructives visant à remplir les fonctions de maintient en position et de stabilisation. Les figures 2 et 3 illustrent une utilisation particulière et originale de l'enveloppe

flottante (1) fixée sur des " flotteurs-ballasts " (2) qui peuvent être ou vides ou remplis d'eau sur une semi-couronne.

Lorsque le " flotteurs-ballasts " (2) est vide, l'enveloppe est mobile en rotation autour de son axe Vertical ainsi que décrit précédemment.

Lorsque la semi-couronne de "flotteurs-ballasts" (18) se remplit, le centre de gravité se déplace progressivement vers la gauche, ce qui a pour effet de faire basculer l'enveloppe autour d'un axe horizontal. Ainsi cette enveloppe disposée dans une piscine de

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forme complémentaire (4b), permet par ce procédé simple, de couvrir et de découvrir, le

bassin de piscine en fonction des conditions climatiques ou des besoins d'utilisation par simple déplacement de liquide des " flotteurs- ballasts ", à l'aide d'un dispositif de pompage lequel peut être à commande manuelle ou automatique. Le système de 5 filtrage/pompage de circulation de fluide déjà en place pour le fonctionnement normal de la piscine peut être lui-même mis en oeuvre pour effectuer le réglage des " flotteurs-

ballasts ". Le pivot (19) est disposé au fond du bassin pour servir de butée et de guidage à la rotation de l'enveloppe autour de l'axe V, en position découverte.

L'élément aéraulique à usage de girouette (20) apparaît sur le somment de l'enveloppe en positon basculée pour faciliter son orientation dans l'axe du vent avec une

prise au vent minimale. En cas de bourrasques de vent imprévues, l'enveloppe s'incline lentement à cause de la résistance offerte par l'eau du bassin pour reprendre sa place initiale après accalmie. En cas de vent important en permanence, I'enveloppe doit être en15 mesure de se refermer seule ou de ne pas s'ouvrir. Cette enveloppe ouverte par beau temps sert aussi de protection au vent pour les usagers de la piscine.

Pour optimiser davantage l'usage de cette enveloppe, il est prévu de la construire avec une partie de la surface vitrée et avec l'autre partie de la surface en éléments pleins avec matériaux isolants thermo- acoustiques. Une enveloppe supplémentaire intérieure20 comportant l'équivalent de la surface vitrée de l'enveloppe principale, construite en matériaux isolants, sur " flotteurs-ballasts ", et s'appuyant sur un pivot au sommet complète l'ensemble habitable. L'enveloppe intérieure en position horizontale vient plus ou moins occulter la baie vitrée de l'enveloppe principale en fonction des critères de confort recherchés par l'usager et en fonction de la régulation que peut imposer le dispositif d'économie d'énergie. L'enveloppe intérieure peut se déplacer et se comporter comme l'enveloppe principale et donc les deux enveloppes basculent en phase à l'ouverture du bassin. Les figures 7, 8, 9 illustrent l'un des systèmes d'entraînement (26) possibles permettant de réaliser les déplacements des structures flottantes décrites précédemment à

partir d'un " flotteur-ballast " (26) spécialement équipé et dédié à la fonction d'entraînement.

Une pompe (21) avec filtres, associée à des distributeurs, comme par exemple des électrovannes (22) qui permettent de déplacer le fluide de manière sélective et donc de créer une force motrice de réaction. Ces déplacements de fluide sont indiqués sur les figures comme suit: entraînement en rotation dans un sens par circulation du fluide de A vers B - 14- - entraînement en rotation en sens opposé par par circulation du fluide de C vers D. - entraînement pour de bas en haut par circulation du fluide de E vers F. - entraînement pour de haut en bas par circulation du fluide de G vers H. - entraînement pour latéral dans un sens par circulation du fluide de J vers K. - entraînement latéral dans un sens inverse par circulation du fluide de L vers M. Par ailleurs, le système d'entraînement (26) permet d'effectuer un déplacement de l'ensemble de la structure de bas en haut et réciproquement, ou d'ajuster l'inclinaison ou de régler la flottabilité, en déplaçant le fluide (3) de manière sélective du contenant (4) dans le " flotteur-ballast " (26) et réciproquement, et simultanément en remplissant les10 autres " flotteurs-ballasts " qui communiquent entr'eux via les distributeurs (23). Les déplacements de fluide sont indiqués sur les figures comme suit: - remplissage du " flotteur-ballast " (26) par aspiration du fluide par A et C - extension du remplissage des autres " flotteurs-ballasts " par l'ouverture des distributeurs (23) de manière sélective et circulation du fluide suivant N. - vidage du " flotteur-ballast " vers B et D, les distributeurs (23) étant ouverts pour une circulation du fluide suivant M. L'enveloppe associée au système d'entraînement (26) intègre les dispositifs suivants: - Différents capteurs (30) pour mesurer les conditions climatiques et les conditions ambiantes dans la structure. Ces capteurs sont raccordés au dispositif (27) de pilotage et de commande, lequel effectue l'acquisition et le traitement des mesures et commande les dispositifs actionneurs du système de maintient et de déplacement de l'ensemble de la structure, en fonction du programme d'utilisation et des paramètres liés

au fonctionnement et des critères de choix de l'usager.

- Le groupe de panneaux solaires (24) et une batterie d'accumulateurs (29) dédiés au

stockage de l'énergie nécessaire au fonctionnement de l'ensemble.

- L'enveloppe peut aussi incorporer, si nécessaire, d'autres dispositifs capteurs et actionneurs raccordés au microprocesseur dédiés à la sécurité et à la surveillance de fonctionnement des structures mobiles, à l'anti-intrusion et l'anti-effraction, et la

protection de la construction proprement dite et de ses annexes.

- Le pupitre " IHM " d'interface homme-machine (31) peut être déporté pour permettre à l'utilisateur de programmer le système et de le télécommander via une liaison de communication matérielle ou immatérielle (32). De plus, via lie dispositif (31), le dispositif de (27) comporte au moins une liaison de communication bidirectionnelle entre le dispositif de pilotage et un réseau extérieur prévue à des fins de programmation ou de télécommande et télésurveillance.

- 15 -

- Un calculateur universel (25) (de type " PC " par exemple) équipé du logiciel spécifique à l'installation permet aussi, localement ou à distance, de programmer, superviser, mémoriser, restituer, toutes les informations pour optimiser le fonctionnement de l'ensemble et permettre à l'installation de disposer des possibilités de télécommande, de télésurveillance, de télémaintenance.

Une deuxième enveloppe mobile intérieure peut être raccordée au même système pour améliorer encore les performances.

Le tout ainsi décrit constitue un ensemble d'architecture bionique qui réagit à son environnement climatique pour le confort maximal et l'agrément des usagers tout en

optimisant les coûts énergétiques de fonctionnement.

L'invention décrite dans ce qui précède doit être développée, industrialisée, et les différents modules, commercialisés sous forme de kit qui découlent de la mise en oeuvre de l'invention sont prévus. Un kit complet comprend: - les éléments qui composent les enveloppes intérieures, extérieures, - la paroi-volet, - les différentes formes de capacités de flottaison et de" flotteurs ballasts ", électronique de commande, capteurs, logiciels et services appropriés pour la formation, le conseil, les mises en service, - Les enveloppes réalisées avec le kit sont de forme sphérique avec: - un diamètre extérieur de 9,50 mètres, - une épaisseur de 15 cm,

- un diamètre utile intérieur de 9 mètres.

La figure 12 montre la capacité de flottaison en coupe suivant un plan vertical et indique en 12a les proportions adaptées à chacun des modèles présentés dans la présente

description.

Les principales caractéristiques des modèles sont données ci-après: Figure 12: Modèle en forme de dome 1: Hauteur extérieure/calotte sphérique: 2.25 m Diamètre extérieur de la base: 8 m Surface utile à la base: 45 m2 Section prévue du flotteur: 22 x 22 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 1 000 Kg Figure 5: Modèle en forme de dôme 2: Hauteur extérieure/calotte sphérique: 3,90 m Diamètre extérieur de la base: 9,20 m Surface utile à la base: 62 m2

- 16 -

Section prévue du flotteur: 27 x 27 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 1.800 Kg Figure 13: Modèle en forme d'hémisphère I: Hauteur extérieure de la base: 5, 55 m Diamètre extérieur de la base: 9,20 m Surface habitable sur deux niveaux: 83 m2 Section prévue du flotteur: 32 x 32 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 2.400 Kg Figure 14: Modèle en forme d'hémisphère 2: Hauteur extérieure de la base: 7,20 m Diamètre extérieur de la base: 8,15 m Surface habitable sur trois niveaux: 110 m2 Section prévue du flotteur: 38x 38 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 3.000 Kg Figure 15: Modèle en forme de sphère 1: Hauteur extérieure de la base 8,20 m Diamètre extérieur de la base: 6,30 m Surface habitable sur trois niveaux: 110 m2 Section prévue du flotteur: 45 x 45 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 3500 Kg Figure 16: Modèle en forme de sphère 2: Hauteur extérieure de la base 9,35 m Diamètre extérieur de la base: 3,20 m Surface habitable sur trois niveaux: 102 m2 Section prévue avec des flotteurs sur 2 niveaux: 35 x 35 cm2 Masse totale estimée avec flotteur: 4000 Kg La figure 17 illustre d'autres possibilités de réalisation pour des structures ovoidales plus importantes qui peuvent être développées ultérieurement en extrapollant les données validées pour les structures en dômes sphériques.30 D'autres compositions peuvent être réalisées avec les éléments de structure, tels que l'exemple que montrent les figures 18 et 18a qui conviendrait a un espace collectif au sol,

ou en toiture d'immeuble. Les enveloppes extérieures sont fixes et présentent deux surfaces vitrées en vis-à-vis avec une paroi-volet intérieure orientable à 360 . La surface couverte pour cet ensemble est de 500 m2. Elle est réalisée avec 5 modèles de type35 hémisphère 1 et un modèle au sommet de type dôme 2.

- 17-

Claims (6)

REVENDICATIONS

1 - Structure habitable caractérisée en ce qu'elle comporte: A) au moins une enveloppe légère autoportante (1) située à l'intérieur ou a l'extérieur de l'espace habitable et, B) au moins un flotteur périphérique (2) servant de support à cette enveloppe et un lit 5 fluide simple ou polyphasé (3) logé dans une capacité de flottaison (4) et, C) au moins un moyen (26) permettant d'entraîner l'ensemble en mouvement, de le déplacer, de le guider, de le stabiliser, de le maintenir en position et, D) au moins un dispositif (27) qui effectue l'acquisition et le traitement des mesures climatiques et d'ambiance de la structure, issues de capteurs (30), et commande les dispositifs actionneurs du système de maintien et de déplacement de l'ensemble de la structure en fonction du programme d'utilisation, des paramètres liés au

fonctionnement et des critères de choix de l'usager.

2 - Structure habitable selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'une enveloppe extérieure (1) comporte des parois intérieures éventuelles (5), lesdites enveloppe extérieure et parois intérieures, réalisées en matériaux légers, présentent une surface de révolution, reposant fixées chacune sur un flotteur périphérique (2) et (6), flottant dans un fluide (3) contenu dans la capacité de flottaison (4), et en ce qu'elles sont entraînées, maintenues en position, guidées, pilotées chacune par le moyen (26), permettant ainsi à20 ladite enveloppe (1) et à d'autres parois intérieures éventuelles (5) de tourner autour de leur axe de révolution V. 3 - Structure habitable selon la revendication 2, pourvue des parois intérieures (5) caractérisée en ce que lesdites parois sont montées tournantes autour de l'axe de révolution V en s'appuyant sur un pivot (9) au sommet de l'enveloppe extérieure (1).25 4 - Structure habitable selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'enveloppe extérieure (1) repose sur un ensemble flottant (8) qui constitue une plate-forme mobile aménageable et habitable, avec à son centre un ensemble de guidage comportant un axe pivot (12) qui peut maintenir la structure ainsi flottante et permettre le passage de câbles et autres conduites souples (13) raccordés a un bloc technique (14), un système de30 roulement et guidage axial (17) constitué de rouleaux flottants et rigides disposés en couronne dans un palier (16) solidaire du plancher (8), ceci afin de contribuer au meilleur maintien possible de l'assiette horizontale de l'ensemble flottant et d'annuler les autres - 18-

mouvements parasites éventuels tels le roulis et le tangage.

-Structure habitable suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu'une enveloppe (1) ou paroi (5) soit fixée sur des "flotteurs- ballasts" (2) et (18) sélectivement en tout ou partie remplis ou vidés d'un fluide dans le but de déplacer le centre de gravité de l'ensemble ainsi constitué et donc les faire basculer autour d'un axe horizontal dans un bassin (4b) rempli du fluide (3), lequel bassin possède une forme complémentaire à celle

de l'enveloppe (1) pour assurer le guidage et l'arrêt du mouvement de basculement en butée au fond du bassin sur un pivot (19).

6 - Structure habitable suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'ensemble constitué par l'enveloppe (1) et les "flotteurs- ballasts" (2) et (18) peuvent tourner autour de leur axe de rotation V' une fois incliné par des moyens de remplissage et vidage de

manière alternée et ce, dans un sens au choix, suivant l'ordre de remplissage et de vidage des "flotteurs-ballasts" successifs, l'ensemble étant mis en oeuvre et contrôlé par le dispositif de pilotage auquel est ajouté un élément capteur et actionneur aéraulique (20),15 solidaire de ladite structure (1), lequel élément contribue à l'orientation et à la stabilisation de ladite structure par effet de girouette ou par asservissement de position.

7 -Structure habitable suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'entraînement en rotation et de bas en haut de l'enveloppe 1 est réalisée par un

système (21) de pompage et de transfert du fluide de flottaison ou de lestage qui vient20 aspirer ce fluide d'un côté (A) pour le rejeter de l'autre côté (B) ou bien, pour inverser le sens de rotation qui vient aspirer d'un côté (C)le fluide pour le rejeter de l'autre côté (D), ou bien pour un entraînement de bas en haut suivant (E) vers (F), ou bien pour un entraînement de haut en bas suivant (G) vers (H), la sélection du sens de l'entraînement étant fixée, et la circulation du fluide étant commandée toutes deux à l'aide de distributeurs

(22) et des vannes combinées (23).

8 -Structure habitable selon la revendication 7, caractérisée en ce que le fluide de flottaison et d'entraînement est du type approprié aux conditions générales climatiques locales, en particulier pour les pays chauds ou froids, et en ce que ce fluide soit utilisé en circuit complètement fermé, de manière à circuler entièrement dans la capacité de flottaison (4) faisant office dans ce cas de réservoir et dans des flotteurs constitués de réservoirs de ballastage (26), avec l'avantage qu'une fois les réservoirs (26) pleins, l'enveloppe de la structure attachée se trouve lestée tout en s'immobilisant sur la partie fixe de la capacité de flottaison (4), un joint souple étant prévu pour protéger l'espace entre la

capacité réservoir (4) et le dessus de la couronne de réservoirs ballasts.

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9 - Structure habitable suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6 et la revendication 7 caractérisée par un système " flotteur- ballast " automatisé rendant

totalement autonome le fonctionnement des enveloppes (1) et (5) et des éléments y étant rattachés, ledit système " flotteur-ballast " étant composé d'un réservoir de ballastage (26),5 de l'ensemble (21) de pompage et de filtres, des vannes ( 22) et (23), intégrés aux enveloppes ou aux parois (1), (5), (8) et (10), provoquant les transferts de fluide

nécessaires, en fonction des conditions d'environnement, le tout constituant un ensemble d'architecture bionique qui réagit à son environnement pour donner un maximum de sécurité et de confort à ses usagers et dont l'exploitation, la surveillance peuvent10 s'effectuer localement ou à distance.

-Structure habitable suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que l'enveloppe (1) est constituée d'éléments légers, emboîtables et démontables,

ainsi que le caniveau de fluide formant la capacité de flottaison pour des " flotteurs- ballasts " (26) disposés en couronne, lesdits éléments légers assemblés constituent15 l'enveloppe protectrice et les parois intérieures autoportantes de la structure.