FR2911926A1 - Hydrolienne a pales rotatives optimisees. - Google Patents

Abstract

Cette hydrolienne comporte un rotor vertical (40) muni de paires de bras horizontaux (41) supportant des pales (70) tournant sur elles-mêmes dans le sens inverse du rotor. Les axes de pales sont parallèles et équidistants de l'axe du rotor. La rotation des pales (70) sur elles-mêmes permet à cette voilure de se régler en temps réel à toutes les allures que suivrait un bateau voilier avec des voiles parfaitement réglées, faisant route aux différents caps suivis par les pales (70) sur leur trajectoire (10) en fonction du vent subi (ici il s'agit de courant).Cette rotation des pales sur elles-mêmes est synchronisée et asservie à la rotation du rotor (40), elle procure aux pales (70) un angle de récupération d'énergie au courant idéal. Un dispositif de mise en drapeau des pales et d'arrêt du rotor (40) permet d'effectuer un entretien facile de l'hydrolienne.Le rotor peut comporter plusieurs étages de pales (70) (2 étages sur le dessin ci-contre) qui pourront être mis en drapeaux indépendamment les uns des autres afin de s'adapter à des courants variables (cas de courants de marées).Le rotor (40) muni de ses pales (70) peut également fonctionner en position axe de rotation horizontal, dans ce cas l'axe horizontal est disposé perpendiculairement au courant.L'hyrolienne peut également utiliser sa production d'énergie pour produire de l'hydrogène par électrolyse de l'eau.

Description

Hyrolienne à pales rotatives optimisées Domaines techniques de l'invention

F03B 7/00 Roues Hydrauliques. F03B 17/00 Autres machines ou machines motrices.

F03B 17/06 Autres machines ou machines motrices utilisant un écoulement de liquide.

Vocables utilisés dans les descriptifs et revendications. Pale (70) : Elle constitue l'élément sur lequel s'exerce la force du courant flux de l'eau .

Traînée. (Planche 1, figure 1 Direction du courant (0), Traînée Mini (1), Traînée Maxi (2). Pour la pale (70) se déplaçant dans le flot du courant, la traînée est la somme de toutes les forces hydrodynamiques dans la direction du flot externe du courant. Elle agit donc pour s'opposer au mouvement de la pale (70) pour remonter ce courant. Courant. Flux de l'eau. Direction du courant (0). (Symbolisé sur toutes les Planches par le repère 0). 20 Indique de la provenance à la destination du courant (0) : Bord d'attaque (3) de la pale (70). (Planche 1, figure 2, repère 3). Partie de la pale (70) qui entre en premier en contact avec le courant. Partie opposée au Bord de fuite (4). 25 Bord de fuite (4) de la pale (70). (Planche 1, figure 2, repère 4). 2 Partie de la pale (70) qui subit le courant en dernier dans le sens de la marche, partie opposée au Bord d'attaque (3). Axe au courant de la pale (5). (Planche 1, figure 2, repère 5). 5 Ligne passant par le Bord d'attaque (3) et le Bord de fuite (4). Axe de rotation de la pale (6). (Planche 1, figure 3, repère 6). Axe perpendiculaire à l'axe au courant de la pale (5), traversant la pale (70) de haut en bas. Cet axe (6) sera parallèle à l'axe du rotor (40). 10 Axe d'Equilibre hydrodynamiques de la pale (9). Il sera déterminé en fonction des paramètres suivants : vitesse de rotation du rotor, vitesse du courant. (Planche 1, figure 4, repère 9). Perpendiculaire à l'axe au courant de la pale (5), déterminé lorsque les deux composantes 15 de forces hydrodynamiques ci-dessous s'équilibrent : - Composante 1 (7) : Force hydrodynamique exercée entre l'axe d'équilibre (9) et le Bord d'attaque (3). (Planche 1, figure 4, repère 7). - Composante 2 (8) : Force hydrodynamique exercée entre l'axe d'équilibre (9) 20 et le Bord de fuite (4). (Planche 1, figure 4, repère 8). Trajectoire de la pale (10). (Planches 2 et 3, repères 10). Chemin suivi par la pale (70) imposé par la rotation du rotor (40). 25 Cap tangentiel de la pale (11). (Planches 2 et 3, repères 11). Sens de direction de la pale (70) sur sa trajectoire (10) à un moment donné si elle prenait la tangente projetée à partir de son mouvement directif Cap (11) de destination de la pale (70) sur sa trajectoire (10) à un moment donné si elle 30 quittait son orbite pour prendre la tangente. 3 Le Cap tangentiel de la Pale (11) Correspond à la perpendiculaire du Bras du rotor (41) supportant la pale (70) (perpendiculaire projetée dans le sens de rotation du rotor (12)). Au cours de la rotation du rotor (40), les pales (70) changent constamment de cap tangentiel.

Allures de la pale. Planche 3, repères 13 à 17). Elles sont comparables et (dans un souci de clarté) comparées aux différentes allures des bateaux voiliers. Sur le dessin d'explication (Planche 3) à côté des différentes positions de pale (70) un 10 croquis de voilier naviguant au Cap tangentiel de la pale (11) avec la voile parallèle à la pale (70)). C'est l'angle entre le Cap tangentiel de la pale (11) sur sa trajectoire (10) à un moment donné et le lit du courant (0). (Planche 3, figure 6, repères 0). 15 On distingue les allures suivantes : - L'allure courant debout (13) comparable à vent debout pour les voiliers . (13 - Planche 3). - Les allures de Près (14) pour lesquelles cet angle est petit. (14 - Planche 3). 20 - L'allure courant de travers (15) ou Largue comparable à vent de travers pour les voiliers , pour laquelle la pale (70) fait route à peu près perpendiculairement à la Direction du courant (0). (15 - Planche 3). Les allures portantes, pour lesquelles cet angle est supérieur à 90 . 25 -Grand largue (16). (16 - Planche 3). - Courant arrière (17) comparable à vent arrière pour les voiliers . (17 - Planche 3). Mise en drapeau. 30 (Planche 1, figure 1, repère 1) (Planche 1, figure 2).

Positionnement de la pale (70) pour obtenir une traînée minimale (1). La traînée minimale (1) est obtenue lorsque l'axe au courant de la pale (5) se confond avec la direction du courant (0). (Planche 1, figure 2).

Rotor (40) : Ossature ou châssis recevant les pales (70) qui lui induiront un mouvement rotatif. Le corps du rotor (40) est constitué d'un tube vertical centré sur l'axe support (20) il comporte des bras horizontaux (41) disposés radialement et équidistants les uns des autres. Chaque paire de bras (41) supporte les pales qui tourneront sur elles-mêmes les axes des pales sont parallèles au corps du rotor et équidistant de celui-ci. Etage de rotor : Partie du rotor (40) se situant au même niveau vertical étage . Vitesse énergie : Vitesse de rotation de la pale (70) sur elle-même, et de sa transmission propre. Elle est 15 synchronisée et asservie à la rotation du rotor avec le rapport suivant : - Une révolution du rotor (40) provoque '/2 révolution de la pale sur elle-même (70) dans le sens inverse du rotor (40). Vitesse Drapeau : Vitesse de rotation de la pale (70) sur elle-même et de sa transmission propre. Elle est 20 synchronisée et asservie à la rotation du rotor avec le rapport suivant : - Une révolution du rotor (40) provoque une révolution de la pale (70) sur elle- même dans le sens inverse du rotor (40). Moment de synchronisation-trajectoire de pale (18). Il est identique pour toutes les pales. 25 (Planches 2 et 3, repère 18). C'est le moment où la ligne délimitée entre l'axe de la pale qui remonte le courant (0) et l'axe du rotor (40) se trouve perpendiculaire à la direction du courant (0). Ce moment est détecté par des couples capteurs (49 ù 50). (Planche 4, figure 8, repères 49 ù 50/...). 30 Moment de synchronisation- rotation de pale (19).

Il est identique pour toutes les pales. C'est le moment où l'axe au courant de la pale (5) est perpendiculaire à la ligne délimitée entre l'axe de la pale qui remonte le courant et l'axe du rotor (41) (à ce moment précis, la pale est courant debout, elle est également en drapeau).

Ce moment est détecté par les couples capteurs (79 ù 54). (Planche 4, figure 9, repères 54 ù 79). Le moment de changement de vitesse de rotation de la pale sur elle-même. Il est identique pour toutes les pales. C'est le moment ou : - L'engrenage esclave drapeau (67), - L'engrenage esclave énergie (68), - Le crabot (69), De la boîte deux vitesses (60) sont en phase (vis-à-vis) pour s'accoupler au crabot (69), C'est le moment précis où le crabot (69) engrené sur les cannelures (66/1) de l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66) peut se découpler d'un engrenage (engrenage esclave énergie (68) ou engrenage esclave drapeau (67)) pour s'accoupler à l'autre engrenage (engrenage esclave drapeau (67) ou engrenage esclave énergie (68)). Ce moment est détecté par des couples capteurs sur la boîte deux vitesses (60) : - Capteur émetteur Engrenage esclave drapeau (E67D), -Capteur récepteur Engrenage esclave drapeau (R67D), - Capteur émetteur Engrenage esclave Energie (E68E), - Capteur récepteur Engrenage esclave Energie (R68E), - Capteur émetteur Crabot (E69), - Capteur récepteur Crabot (R69), Toutes ces détections entre les capteurs et récepteur réciproques aux engrenages esclave énergie, engrenage esclave drapeau et crabot sont synchronisés ; Ils se produisent tous au même instant. (Planche 10, figure 21). (Planche 11, figure 21 bis). 6 Ce moment de changement de vitesse est réglé par les accouplements entrées et sortie de boîte deux vitesses (60) afin d'être parfaitement synchronisé aux deux moments réunis de synchronisation-trajectoire pale (18) et synchronisation-rotation pale (19).

État de la technique actuelle avec ses contraintes. 5 La plupart des hydroliennes fonctionnent - soit sur le principe d'une roue à aube, - soit sur le principe d'une hélice ayant sont axe de rotation dans le sens du courant. Ces techniques présentent des rendements limités. 10 Exposé de l'invention. L'hydrolienne adossée à cette demande de brevet présente de nombreux avantages par rapports aux techniques conventionnelles citées ci-dessus. Sa construction est simple l'industrialisation du produit sera simple : Les pales (70) sont : 15 - Peu coûteuses à la fabrication. - Elles peuvent être industrialisées sous forme de plusieurs modules empilables les uns sur les autres, sur l'axe de rotation de la pale (6). -Le système de transmission par couples coniques est un assemblage d'éléments industrialisés existant ou facilement industrialisables. 20 -Grâce à sa grande surface exposée au courant, le ratio Investissement/Kilo Watt produit est très intéressant. La surface des pales (70) exposée au courant est : Très importante en position récupération énergie. Peu importante en position de mise en drapeau. 25 Un système de régulation basé sur la combinaison de plusieurs éléments tel que : - Régulateur de vitesse, 7 - Plusieurs générateurs (80) qui peuvent être embrayés, combinés ou débrayés, - Possibilité de mise en drapeau d'un ou plusieurs étages du rotor (40). Autorise l'hydrolienne à fonctionner sur une bande passante de courant plus importante qu'une hydrolienne classique (cas de courants de marée variables).

L'envergure du rotor (40) avec ses pales (70) couvre une surface de récupération énergétique plus importante. L'hyrolienne peut être totalement ou partiellement immergée. À production d'énergie égale, L'impact sur l'environnement est inférieur à celui d'une hydrolienne traditionnelle.

Les surfaces des pales (70) et du rotor (40) peuvent facilement être confondues dans l'environnement grâce à des peintures de camouflage se mariant à l'environnement. 95% de la machinerie et toute la production d'énergie sont situées en surface dans des locaux insonorisés d'où : - Une pollution sonore beaucoup plus faible que sur une hydrolienne 15 traditionnelle. Brève présentation. Cette hydrolienne comporte un rotor (40) qui peut être positionné verticalement (cas du descriptif) muni de bras horizontaux (41) supportant des pales (70) tournant sur elles-mêmes dans le sens inverse du rotor, ou horizontalement avec positionnement de son axe 20 perpendiculairement au sens du courant. Les axes de pales sont parallèles et équidistants de l'axe du rotor. La rotation des pales (70) sur elles-mêmes permet à cette surface de se régler en temps réel à toutes les allures que suivrait un bateau voilier avec des voiles parfaitement réglées, faisant route aux différents caps suivis par les pales (70) sur leur trajectoire (10) en fonction du vent subi ici il s'agit de courant subi . 25 Cette rotation des pales sur elles-mêmes est synchronisée et asservie à la rotation du rotor (40), elle procure aux pales (70) un angle de récupération d'énergie au courant idéal. Un système assure la mise en drapeau des pales et l'arrêt du rotor (40) pour entretien et d'intervention sur l'hydrolienne. 8 Le rotor peut comporter plusieurs étages de pales (70) qui pourront être mis en drapeaux indépendamment les uns des autres afin de réguler la récupération d'énergie en fonction de la force du courant cas de courants variables (courants de marée) . Egalement pour améliorer la fluidité de rotation.

L'hydrolienne sera équipée d'un régulateur de vitesse hydraulique ou autre et pourra être équipée de plusieurs générateurs standards qui seront autant d'éléments de charge de régulation et d'exploitation d'une bande passante de courants maximum (pour le cas de courants variables).

Exposé détaillé.

Dans cet exposé nous détaillerons le fonctionnement pour un rotor vertical, mais l'hydrolienne peut également fonctionner avec un rotor horizontal dont l'axe de rotation sera positionné horizontalement et perpendiculairement au courant. Afin de donner des explications imagées à cet exposé, des types de transmission mécanique par couples coniques (renvois d'angles) (45), boîtes deux vitesses (60) et arbres 15 de transmissions (30 ù 46 ù 62 ù 65 ù 66 etc.) ont été choisis. Ces types de transmission mécanique peuvent être remplacés par des transmissions : • Mécanique (souple : Courroies de synchronisation crantées et poulies, pignons et chaînes, engrenages cylindriques), - Hydraulique, 20 -Electromécanique, - Ou Pneumatique, Sous réserve que l'asservissement, la synchronisation, les vitesses de rotations des pales (70) sur elles-mêmes et leurs moments de changements de vitesse de cette rotation des pales sur elles mêmes, tels qu'ils sont définis dans le présent descriptif, 25 soient respectés. En fait qu'il n'y ait aucun glissement possible dans les transmissions des pales et de leur changement de vitesse de rotation sur elles-mêmes. Dans un souci de clarté : - Tous les numéros mentionnés sur les planches feront référence aux mêmes éléments sur toutes les planches de dessins successives. Tous les dessins, Tous les moments hydrodynamiques, Seront présentés sous un courant venant du 360 , repère (0). Les dessins et figures n'ont pas de valeur industrielle, ce sont des dessins pédagogiques principe de fonctionnement . Certains détails ont été dilatés pour une meilleure compréhension du fonctionnement. Les proportions ne sont pas forcément respectées, elles doivent faire l'objet d'études 10 techniques spécifiques à leurs fonctions réciproques. Les numéros et lettres figurant sur les dessins sont classés sous 3 Rubriques Expressions techniques ou vocables utilisés - Numéros de 0 à 19 détaillés ci-dessous : Désignation N Direction du courant 0 15 Traînée Mini / Pale en drapeau 1 Traînée Maxi 2 Bord d'attaque 3 Bord de fuite 4 Axe au courant de la pale 5 20 Axe de Rotation de la pale 6 Composante de force hydrodynamique 1 7 Composante de force hydrodynamique 2 8 Axe d'équilibre hydrodynamique 9 Trajectoire des pales 10 25 Cap tangentiel de la Pale 11 Sens de rotation du rotor 12 Allure courant debout 13 Allure Près 14 Allure courant de travers ou Largue 15 30 Allure Grand Largue 16 io Allure courant arrière 17 Moment de synchronisation-trajectoire pale 18 Moment de synchronisation-rotation pale 19 Eléments de l'hydrolienne Numéros de 20 à 100 5 Désignation Axe support 20 Fondations 21 Commande Drapeau/Energie Pales 22 Automate de commande 25 10 Cannelures externes Solidaire de l'axe support (20) 36 Corps du rotor 40 Bras supportant les pales 41 Roulement de Butée (sécurité) 44 Renvoi d'angle couple conique axe support 45 15 Axe Transmission Frein Rotor 47 Flotteur de sustentation du Rotor (cas d'un rotor vertical) 48 Capteur récepteur magnétique Bras rotor 49/... Capteurs émetteurs Bras rotor 50/... 20 Capteur récepteur Pale 54 Engrenage Maître couple conique axe support 56 Engrenage esclave couple conique axe support 57 Arbre de transmission Pale 58 Roulement axial Rotor Engrenage Maître du couple conique 25 couplé à l'axe support 59 Boîte deux vitesses 60 Engrenages réducteurs 61 Arbre d'entrée de boite deux vitesses 62 Arbre primaire boite deux vitesses 65 30 Arbre secondaire boite deux vitesses (sortie de boite) 66 Engrenage maître Drapeau M67 Engrenage esclave Drapeau 67 II Engrenage maître Energie M68 Engrenage esclave Energie 68 Crabot 69 Capteur Emetteur Engrenage esclave drapeau E67D Capteur Emetteur Engrenage esclave Energie E68E Capteur Emetteur Crabot E69 Capteur Récepteur Engrenage esclave drapeau R67D Capteur Récepteur Engrenage esclave Energie R68E Capteur Récepteur Crabot R69 Pales 70 Renvois d'angle pales 75 Engrenage Maître renvoi d'angle pale 76 Engrenage esclave renvoi d'angle pale 77 Capteur Emetteur magnétique pale 79/...

Multiplicateur 80 Embrayage régulateur 84 Régulateur de vitesse 85 Générateur 90 Roulement axial Rotor 93 Embrayage Moteur début/fin de cycle 99 Moteur début/fin de cycle o 100 Coupes. Coupe verticale (V) Coupe Horizontale (H) Les Principaux éléments de L'hydrolienne sont constitués des éléments suivants. Axe support 20 Rotor 40 Frein rotor 47 Boîtes deux vitesses 60 Pales 70 Multiplicateur 80 Régulateur de vitesse 85 Générateur 90 Moteur début/fin de cycle 100 Le rotor (40) est centré sur l'axe support (20) dans l'ordre suivant en partant du 5 centre vers l'extérieur. 2. Axe support (20). 3. Rotor (40). 4. Il est Positionné suivant les coupes horizontale (H) et verticale (V). Planche 4, figure 7. 10 Les fonctions de ces éléments sont les suivantes : Axe support (20) Assure la stabilité du rotor (40) équipé de ses pales (70) face au courant (0), il ne supporte pas le poids du rotor (40). (Excepté pour les petites hydroliennes ou dans le cas d'un fonctionnement avec rotor horizontal perpendiculaire au courant). Il supporte les couples résultant des pertes par frottements des roulements, la résultante de la pression du courant (0) sur les pales (70) due au ralentissement imposé au rotor (40) pour récupérer l'énergie Couple d'énergie récupérée . Rotor (40) Tube châssis vertical équipé de bras (41) horizontaux supportant le mécanisme les pales tournant sur elles-mêmes, ainsi que les pales (70) en rotation sur elles-mêmes. Le rotor est entraîné par les pales (70), il 25 déplace celles-ci sur une trajectoire (10) circulaire (trajectoire des pales) (10). Frein rotor (47) Bloque le rotor (40) une fois la mise en drapeau (1) de toutes les pales (70) effectuée. Mise en sécurité pour entretien de l'hydrolienne. 30 Planche 13 15 20 10 15 20 25 30 13 Boîtes deux vitesses (60) Changement de la vitesse de rotation des pales (70) sur elles-mêmes (2 vitesses possibles) : Planches 10 et 11. a) Vitesse Drapeau : Les pales (70) ne récupèrent pas l'énergie du courant (0), se positionnent en drapeau et offrent une traînée minimale (1) quelque que soient leurs positions sur la trajectoire des pales (10). Planche 6, figure 18. b) Vitesse énergie : Les pales (70) récupèrent l'énergie du courant (0), elles se règlent aux différentes incidences idéales correspondant aux différentes allures (13 ù 14 ù 15 ù 16 - 17) et allures intermédiaires à celles-ci en fonction de leurs positions sur la trajectoire des pales (10). Planche 3. Pales (70) Pales rigides de forme carrée ou rectangulaire récupérant l'énergie du courant et la transmettent au rotor (40) lui procurant ainsi sa rotation. Chaque pale (70) possède sa transmission propre (boîte deux vitesses (60) comprise) prenant naissance à un des engrenages esclaves (57) du renvoi d'angle (45) dont l'engrenage maître (56) est couplé à l'axe support (20). Planche 8 L'axe de rotation (Planche 1, figure 3, repère 6) des pales (70) sur elles-mêmes est parallèle à l'axe du rotor (40). Régulateur de vitesse (85) Le Régulateur et son embrayage propre (84) intercalé entre le multiplicateur et le générateur (juste avant celui-ci ; Planche 12, repère 85. 14 Générateurs (90) Transforment l'énergie transmise par le rotor (40) en énergie électrique. (Planches 12-13, repères 90/...) Moteur début et fin de cycle (100). a) Démarre la rotation du rotor (40) pour que les pales (70) passent de la position drapeau (1) à la position-récupération d'énergie 0,5 tour de rotor (40) suffit pour le démarrer . b) Poursuit la rotation du rotor (40) pour assurer la fin de mise en drapeau (1) de toutes pales (70) en pour entretien de l'hydrolienne. Planche 12, repère 100. Concernant l'envergure du rotor et le rapport envergure rotor/surface exposée au courant de la pale. 15 L'envergure du rotor (40) est calculée pour trouver le meilleur ratio entre : - La vitesse du courant. - La vitesse circonférentielle du couple rotor (40)/pales (70/...). - L'effet de levier maximum souhaité entre la pale et le rotor. Une fois ce rapport établi la surface exposée au courant des pales (70/...) est calculée pour 20 obtenir cette condition : - Les pales (70/...) passant en allure courant arrière (17) ne doivent pas être à l'ombre hydrodynamique de leur pale suiveuse (70/...) sur la trajectoire des pales (10) (pale suiveuse se trouvant en allure courant de travers (15) au moment du passage de la pale qui la précède en allure courant arrière (17). La 25 pale suiveuse à ce moment précis, ne doit pas créer une ombre hydrodynamique à la pale qui la précède sur la trajectoire des pales (10). - Fin de la Zone d'ombre (A). Planche 7. Le rotor peut être constitué de plusieurs étages de pales, étages décalés (croisés) ou non. 30 Dans ce cas, la surface exposée au courant et l'envergure des différents étages peuvent être 10 15 différents afin de les adapter à différentes plages de courants de la bande passante des courants du lieu d'implantation de l'hydrolienne dans le cas de courant variables (courant de marée . Transmission de la rotation des pales (70) sur elles-mêmes.

Les engrenages maîtres (56) des renvois d'angles (Couple conique) (45/...) de l'axe support (20) sont couplés aux cannelures (36) de l'axe support (20), les carters de ces renvois d'angles (45/...) sont fixés au rotor (40). Planche 8, Vue de dessus, Coupe Verticale (V). Lorsque le rotor (40) entre en révolution autour de l'axe support (20), l'engrenage maître 10 du renvoi d'angle (56) (couple conique) ne tourne pas car son axe est couplé aux cannelures (36) de l'axe support (20) qui ne tourne pas. Par contre les engrenages esclaves (57) de l'engrenage maître (56) rentrent en rotation lorsque le carter du renvoi d'angle (45/...) fixés au rotor (40) tourne. Ces engrenages esclaves (57) sont couplés à des arbres de transmission (58), ces arbres de 15 transmission (58) sont couplés aux arbres d'entrée (62) des boîtes deux vitesses (60) commandant la rotation des pales (70). Il en résulte une synchronisation et asservissement directe des vitesses de rotations des arbres d'entrée de boîte (62) à la rotation du rotor. Les vitesses possibles en sortie des boîtes deux vitesses (60) seront de ce fait 20 synchronisées et asservies à la rotation du rotor (40), les pales (70) liées mécaniquement par le biais d'arbres de transmissions (58) et de renvoi d'angles (75) le seront également. Il n'y a aucun embrayage en entrée et sortie des boîtes deux vitesses (60), il n'y a pas de glissement possible. 25 Les accouplements des entrées et sorties de boîte deux vitesses (60) et des renvois d'angles des pales seront choisis ou conçus en fonction de leur capacité à amortir sans aucun glissement possible les changements de vitesses en sortie des boîtes deux vitesses (60). 16 Les arbres de transmission (58) amortiront également les changements de vitesse car ils seront conçus pour se comporter en barre de torsion En conséquence la rotation des pales (70) sur elles-mêmes (sous leurs deux vitesses possibles) sera parfaitement synchronisée et asservie à la rotation du rotor (40). 5 Planches 8 et 9 Coupe Horizontale (H), Coupe verticale (V). Suivant le nombre d'étage de réduction des boîtes deux vitesses (Planches 10 et 11), le sens de rotation diffère en sortie, les transmissions de rotation des pales sur elles-mêmes seront montées afin que les pales (70) tournent toujours dans le sens inverse du rotor

10 Planche 8 figure 20 pour une boîte deux vitesse Planche 10 Figure 21, Planche 9 figure 20 bis pour une boîte deux vitesse Planche 11 Figure 21 bis. Les deux vitesses de rotation des pales sur elles-mêmes, possibles sont : 5. Vitesse lente, appelée Vitesse énergie correspondant au rapport suivant : une révolution du rotor (40) provoque 0,5 tour de la pale (70) sur elle-15 même, dans le sens inverse de la rotation du rotor (40) ; (Planche 5, figure 14). 6. Vitesse rapide, appelée Vitesse Drapeau correspondant au rapport suivant : une révolution de rotor (40) provoque un tour de la pale (70) sur elle-même, dans le sens inverse de la rotation du rotor (40). 20 (Planche 6, figure 18). La transmission asservie à la rotation du rotor, assurant la rotation de chaque pales (70) sur ellemême (boite deux vitesses (60) comprise) telle qu'expliquée dans ce chapitre peut utiliser tous types de transmission tels que - Mécanique, (Couples coniques (renvois d'angle) et arbres, souple : Courroies 25 de synchronisation crantées et poulies, Pignons et chaînes, engrenages cylindriques), - Hydraulique, - Electromécanique, - Ou Pneumatique, 17 Sous réserve qu'il n'y ait aucun glissement possible, que l'asservissement, la synchronisation, les vitesses de rotations de pale sur elle-même et le moment de changements de vitesse de cette rotation de pale sur elles mêmes, tels qu'ils sont définis dans le présent descriptif, soient respectés.

Le moment du changement de vitesse est expliqué ci-dessous. Le moment de changement de vitesse de rotation de pale (70) sur elle-même. Il est identique pour toutes les pales. C'est le moment où : - Le moment de synchronisation-trajectoire de pale (18) ; - Le moment de synchronisation-rotation de pale (19) ; - Le moment de changement de vitesse de rotation de la pale sur elle-même ; (Tous synchronisés et asservis à la rotation du rotor) sont réunis simultanément. 1. Le moment de synchronisation-trajectoire de pale (18) est établi par l'angle de 90 formé entre la ligne délimitée entre l'axe de la pale et l'axe du 15 rotor (41) supportant la pale (70) remontant le courant (0) sur sa trajectoire (10) et la direction du courant (0). Ce moment est détecté par des capteurs (partie réceptrice 49, partie émettrice 50) : Un récepteur magnétique ou autre (partie réceptrice du capteur) (49) est situé sur l'axe support (20) dans une position qui correspond à plus 90 20 de l'axe du courant. Ce capteur récepteur est placé en vis-à-vis des capteurs émetteurs sur la ligne délimitée par l'axe du rotor et l'axe des pales (41/...) qui remontent le courant. tb Un capteur émetteur bras rotor (50/...) sera placé partie interne du rotor (40) dans le prolongement de chaque ligne délimitée par l'axe du rotor et 25 l'axe des pales du rotor (40) (Un émetteur (50/... par paire de bras de rotor (41) supportant les pales (70). Au cours de la rotation (12) du rotor (40), lorsque le bras (41/...) remontant le courant fera un angle de 90 avec le courant, son capteur émetteur (50/...) se trouvera alors en face du capteur récepteur (49), déclenchant le 18 moment de synchronisation-trajectoire de la pale (70/...) supportée par le bras (41/...) en question. Les couples capteurs 49/50... couvriront une plage de détection couvrant les jeux dus à la transmission de rotation de pales sur elles-mêmes Planche 4, figure 8. 2. Le Moment de synchronisation-rotation de pale est établi au moment où l'axe au courant (5) de la pale (70/...) remontant le courant est perpendiculaire à la paire de bras du rotor qui supporte cette pale (70/...) (19). Il est détecté par des capteurs (partie émettrice 79, partie réceptrice 54).

Deux émetteurs magnétiques ou autres (parties émettrices du capteur) (79) seront situés sur l'axe de rotation de chaque pale (6) à +90 et -90 de son axe au courant (5). Un capteur récepteur (54) sera situé sur le bras du rotor (41) de manière à se déclencher lorsque l'axe au courant (5) de la pale (70) est perpendiculaire au bras du rotor (41) qui la supporte. Les couples capteurs 54/79... couvriront une plage de détection couvrant les jeux dus à la transmission de rotation de pales sur elles-mêmes Planche 4, figure 9. 3. Le Moment de changement de vitesse de rotation de la pale sur elle-même est établi lorsque : L'engrenage esclave drapeau (67), L'engrenage esclave énergie (68), W le crabot (69), De la boîte deux vitesses vitesse (60) sont tous en phase (vis-à-vis) pour s'accoupler au crabot (69). C'est le moment précis où le crabot (69) engrené sur les cannelures (66/1) de l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66) peut se découpler d'un engrenage (engrenage esclave énergie (68) ou engrenage esclave drapeau (67)) pour s'accoupler à l'autre engrenage (engrenage esclave drapeau (67) ou engrenage esclave énergie (68)). Ce moment estdétecté par des couples capteurs sur la boîte deux vitesses (60) : • Capteur émetteur Engrenage esclave drapeau (E67D), • Capteur récepteur Engrenage esclave drapeau (R67D), • Capteur émetteur Engrenage esclave Energie (E68E), • Capteur récepteur Engrenage esclave Energie (R68E), • Capteur émetteur Crabot (E69), • Capteur récepteur Crabot (R69), Toutes ces détections entre les capteurs et récepteur réciproques aux engrenages esclave Energie, engrenage esclave drapeau et crabot sont synchronisés ; Ils se produisent tous au même instant. (Planche 10, figure 21). (Planche 11, figure 21 bis). Ce moment détecté par les capteurs est réglé par les accouplements entrées et sortie des boîtes deux vitesses (60) afin d'être parfaitement synchronisé au milieu de deux plages des moments réunis de synchronisation-trajectoire pale 15 (18) et synchronisation-rotation pale (19). - En conséquence ces trois moments sont parfaitement synchronisés et asservis par la rotation du rotor (40), ils se produisent au même instant. Le capteur récepteur bras rotor (49) détecte le moment de synchronisation-trajectoire (18) de la pale et enclenche son contact en position travail, 20 • Le capteur récepteur (54) détecte le moment de synchronisation-rotation (19) de la pale sur elle-même et enclenche son contact en position travail, tb. Les capteurs récepteurs Engrenage esclave drapeau (R67D) ou Engrenage esclave Energie (R68E) détecte le moment de changement de vitesse en corrélation avec le capteur récepteur crabot (R69), 25 • Tous les contacts des récepteurs (49, 54, R67D ou R68E, R69) sont câblés en série dans la commande de changement de vitesse établie par L'automate (25) de sécurité/régulation. - La commande de changement de vitesse est validée lorsque les cinq contacts Contact du récepteur (49), 30 Contact du récepteur (54), Contact du récepteur du Crabot (R69 est en corrélation avec un des contacts récepteur Engrenage esclave drapeau (R67D) ou Engrenage esclave Energie (R68E)) suivant le sens du passage de la vitesse souhaitée. Contact de changement de vitesse énergie/drapeau, Tous câblés en série sont en position travail. Le déclenchement du changement de vitesse de rotation de la pale dans le sens souhaité est effectif. Soit en vitesse énergie (une révolution du rotor (40) provoque 1 /2 révolution de pale (70) sur elle-même). Le contact déterminant pour cette vitesse est la corrélation des contacts (R69 et R68E).

Soit en vitesse drapeau (une révolution du rotor (40) provoque Une révolution de pale (70) sur elle-même). Le contact déterminant pour cette vitesse est la corrélation des contacts (R69 et R67D). Planche 4, figures 8 et 9, Planche 10 figure 21 ou Planche 10 figure 21 bis. Le moment d'arrêt du rotor. (40).

C'est le moment où le rotor (40) peut être freiné puis arrêté dans sa rotation. Le rotor (40) ne peut passer en phase d'arrêt qu'après une mise en vitesse drapeau de toutes les pales (70/...) (une révolution du rotor (40) provoquant une révolution de pale (70) sur elle-même dans le sens inverse du rotor (40)). Le rotor (40) est arrêté, mais les pales (70) restent toujours engrenées à leur transmission 20 en vitesse drapeau, elles ne tournent plus sur elles-mêmes car le rotor (40) ne tourne plus. Après ce passage en vitesse drapeau de toutes les pales (70) ces dernières se retrouvent en drapeau (1). Démarrage du processus récupération d"énergie sur un étage du rotor (40). (Le processus est identique à tous les étages du rotor). 25 Planche 5. Lors du précédent arrêt du rotor (40), les pales (70) étaient en drapeau (1) et le sont restées. Le rotor (40) étant à l'arrêt, toutes les pales (70) toujours engrenées à la vitesse drapeau se trouvent en allure courant debout (13) correspondant à une position en drapeau. 1. Après entretien de l'hydrolienne, l'opérateur décide de mettre les pales en 30 récupération d'énergie. 21 2. II donne l'ordre à L'automate (25) d'enclencher le processus de démarrage dans l'ordre suivant. Lancement du moteur de début/fin de cycle (100). Déblocage du frein rotor (47).

Embrayage du moteur de début/fin de cycle (100) par le biais de son embrayage (99). Le rotor (40) commence sa rotation. 3. Les capteurs détectent les trois moments suivants simultanément : a) Moment de synchronisation-trajectoire pale. (18) Planche 4 Figure 8 b) Moment de synchronisation-rotation pale. (19) Planche 4 Figure 9 c) Moment de changement de vitesse de rotation de pale sur elle-même (corrélation des capteurs (R69 et R68E) Planche 10 figure 21 ou Planche 11 figure 21 bis ; L'ordre de changement de vitesse est donné pour passer de la vitesse drapeau (un tour rotor (40) = une révolution de pale (70) sur elle-même, à la vitesse énergie (une révolution du rotor (40) = 0,5 tour de pale de rotation de pale (70) sur elle-même.

Le changement de vitesse est effectué, la pale (70/1) se trouve maintenant en rotation vitesse énergie. Planche 5, figure 11. 4. Après 90 de rotation du rotor (40), a) La pale (70/1) en vitesse énergie, se trouve en allure courant de travers (15), elle est motrice du rotor (40). b) La pale suiveuse (70/2) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse énergie. Planche 5, figure 12. 5. Après 180 de rotation du rotor (40) : a) La pale (70/1) se trouve en allure courant arrière (17) et offre une motricité maximale au rotor (40). 22 b) La pale (70/2) se trouve en allure courant de travers (15) et offre une motricité supplémentaire au rotor (40). c) La pale (70/3) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse énergie.

Planche 5, figure 13. 6. Le moteur de début/fin de cycle et débrayé puis arrêté, la motricité induite par les différentes allures des pales (70/1 et 70/2) est suffisante pour autoalimenter la rotation du rotor (40). 7. Après 270 de rotation du rotor (40) : a) La pale (70/1) se trouve de nouveau en allure courant de travers (15) après avoir viré de bord (pour comparer aux manoeuvres d'un voilier). b) La pale (70/2) se trouve en allure courant arrière (17) et offre une motricité maximale au rotor (40). c) La pale (70/3) se trouve en allure courant de travers (15) et devient motrice du rotor (40) à son tour. d) La pale (70/4) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse énergie. Planche 5, figure 14. 8. À partir de ce moment toutes pales (70) de l'étage en question sont en vitesse énergie. (Explications pour un étage de rotor). Le processus de démarrage du rotor (40) est terminé. Les changements de vitesse énergies pour cet étage sont arrêtés. 9. Après 360 degrés de rotation du rotor (40) : a) La pale (70/1) se retrouve en allure courant debout (13) elle offre une traînée minimale. b) La pale (70/2) se trouve de nouveau en allure courant de travers (15) après avoir viré de bord (pour comparer aux manoeuvres d'un voilier). c) La pale (70/3) se trouve en allure courant arrière (17) et offre une motricité maximale au rotor (40). 15 20 25 23 d) La pale (70/4) se trouve en allure courant de travers (15) et devient motrice du rotor (40) à son tour. Le cycle de démarrage et de rotation complète du rotor (40) est terminé, toutes les pales de l'étage en question sont en vitesse énergie.

Démarrage du processus de mise en drapeau des pales (70) puis d'arrêt du rotor (40) sur un étage. (Le processus est identique pour tous les étages). Planche 6. 1. Nous décidons de mettre en drapeau les pales pour effectuer un entretien. 2. Une commande à l'automate (25) va ordonner le passage de la vitesse énergie à la vitesse drapeau. 3. Les capteurs détectent les trois moments suivants simultanément : a) Moment de synchronisation-trajectoire pale. (18) Planche 4 Figure 8 b) Moment de synchronisation-rotation pale. (19) Planche 4 Figure 9 c) Moment de changement de vitesse de rotation de pale sur elle-même (corrélation des capteurs (R69 et R67D) Planche 10 figure 21 ou Planche 11 figure 21 bis ; L'ordre de changement de vitesse est donné pour passer de la vitesse énergie (un tour de (40) = 1/2 révolution de pale (70) sur elle-même, à la vitesse drapeau (un tour rotor (40) = une révolution de pale (70) sur elle-même). Le changement de vitesse est effectué sur la pale 70/1 qui se trouve en allure courant debout. Sa vitesse de rotation sur elle-même est maintenant la vitesse drapeau (un Tour rotor (40) = une révolution de pale (70) sur elle-même dans le sens inverse du rotor (40)). Planche 6, figure 15. 30 4. Après 90 de rotation du rotor (40), a) La pale (70/1) en vitesse drapeau, se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle est n'est plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. b) La pale suiveuse (70/2) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse drapeau. Planche 6, figure 16. 5. L'automate (25) commande la mise en route du moteur début/fin de cycle (100) et embraye celui-ci par le biais de son embrayage (99). 6. Après 180 de rotation du rotor (40) : a) La pale (70/1) se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle n'est toujours plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. b) La pale (70/2) se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle n'est toujours plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. c) La pale (70/3) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse drapeau. Planche 6, figure 17. 7. Après 270 de rotation du rotor (40) : a) La pale (70/1) se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle n'est toujours plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. b) La pale (70/2) se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle n'est toujours plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. c) La pale (70/3) se trouve toujours en allure courant debout (13) c'est-a-dire en drapeau, elle n'est toujours plus motrice du rotor (40) et subit une traînée minimale. d) La pale (70/4) subit le processus de changement de vitesse décrit en 3 et passe à la vitesse drapeau. Planche 6, figure 18, 25 8. À partir de ce moment toutes les pales (70/...) de l'étage de rotor (40) concerné sont en vitesse drapeau. Le processus de freinage et d'arrêt du rotor (40) est démarré. Précision faite que sur un rotor (40) à plusieurs étages (décalés ou non), toutes les pales de tous les étages (70) doivent avoir passé en vitesse drapeau. 9. L'automate (25) commande : 1) Le débrayage du moteur début/fin de cycle (99), 2) l'arrêt du moteur début/fin de cycle (100), 3) le freinage du rotor (40) par le biais de son frein (47) Planche 12 10. Les pales (70) sont toujours engrenées en vitesse drapeau ce qui aura pour conséquence une conservation de cette mise en drapeau. 11. Le processus de mise en drapeau de toutes les pales (70) et d'arrêt du rotor (40) est terminé.

Régulation de la vitesse du ou des générateurs (90) Elle est assurée par un régulateur (85) insérer dans la transmission au générateur juste avant celui-ci. Planche 12 Concernant les boîtes deux vitesses (60) et le changement de vitesses sur une boîte. 20 Il est identique à toutes les boîtes deux vitesses (60). Planches 10 et 11. Chaque pale (70) possède sa chaîne transmission propre (boîte deux vitesses (60) comprise) prenant naissance à un des engrenages esclaves (57) du renvoi d'angle (45) dont l'engrenage maître (56) est couplé à l'axe support (20). 25 En premier lieu il faut considérer que l'engrenage maître (56) du renvoi d'angle de l'axe support (20) qui se trouve être son arbre maître possède plus de dents que les engrenages esclaves (57). Il y a donc un effet multiplicateur sur les arbres de sortie (58) couplés aux engrenages secondaires esclaves (57). Planches 8 et 9. 26 Cet effet multiplicateur doit être compensé pour revenir dans un rapport 1 :1 (une révolution du rotor provoquera un tour de l'arbre primaire (65) de l'étage changement de vitesse de la boîte deux vitesses (60). Planche 10 et 11.

En conséquence la boîte deux vitesses (60) est répartie en deux sections : - Une section réduction (R) conçue pour transmettre à l'arbre primaire (65) de la section changement de vitesse, une vitesse de rotation égale à la vitesse de rotation du rotor (soit un tour du rotor, provoque un tour de l'arbre primaire de l'étage changement de vitesse). - Une section changement de vitesse (V). Sur l'arbre primaire (65) de la section changement de vitesse, seront couplés deux engrenages primaires maîtres (M67) pour la vitesse drapeau et (M68) pour la vitesse énergie, s'engrenant chacun à l'engrenage secondaire esclave (67) pour la vitesse drapeau et (68) pour la vitesse énergie.

Ces engrenages secondaires ne seront pas couplés à l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66). Ils seront fous par rapport à l'arbre secondaire (66) de sortie de boîte (60). Les rapports seront calculés pour : - Qu'un engrenage secondaire tourne à une vitesse égale à celle de son engrenage maître, ce sera l'engrenage esclave drapeau (67) (ou grande vitesse). -L'autre engrenage secondaire tournera à une vitesse de moitié de celle de son engrenage primaire, ce sera l'engrenage esclave énergie (68) (ou petite vitesse). Ces engrenages pourront également être montés sur des roulements à bille à contact obliques, les deux engrenages secondaires tourneront en roue libre sur l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66) et seront de ce fait situés sur les parties lisses de l'arbre secondaires (sortie de boîte) (66). Ces deux engrenages seront taillés sur rnesure de manière à recevoir dans leur partie radiale coté crabot (69) un usinage en creux accueillant l'usinage en relief d'un crabot (69) qui viendra s'accoupler à l'engrenage en question lors d'un changement de vitesse.

Entre les deux engrenages secondaires circulera transversalement sur une partie cannelée de l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66), un crabot (69) qui assurera le changement de vitesse en se couplant soit à l'engrenage esclave drapeau (67), soit à l'engrenage esclave énergie (68).

Seul le crabot (69) est couplé à l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66) par les cannelures (66/1) de l'arbre secondaire (sortie de boîte) (66). Le montage de tous ces engrenages et du crabot (69) sera effectué de manière qu'à un moment donné : - Les parties usinées femelles des engrenages petite et grande vitesse (68 -67). 10 - Les parties mâles du crabot (69), Soient parfaitement en phase (en vis-à-vis) et que le crabot (69) puisse s'accoupler instantanément d'un engrenage à l'autre lors des changements de vitesses. Un ensemble de plusieurs couples de capteur détecteront ces moments de changement de vitesses possibles : 15 - Capteur émetteur Engrenage esclave drapeau (E67D), - Capteur récepteur Engrenage esclave drapeau (R67D), - Capteur émetteur Engrenage esclave Energie (E68E), -Capteur récepteur Engrenage esclave Energie (R68E), - Capteur émetteur Crabot (E69), 20 - Capteur récepteur Crabot (R69), Toutes ces détections entre les capteurs et récepteur réciproques aux engrenages esclave énergie (68), engrenage esclave drapeau (67) et crabot (69) sont synchronisés Ils se produisent tous au même instant. (Planche 10, figure 21). 25 (Planche 11, figure 21 bis'). Concernant l'installation des boîtes à vitesses. L'arbre de sortie de boîte (66) sera accouplé à la transmission de la pale couplé au renvoi d'angle (75) de la pale afin d'obtenir le résultat suivant : 28 - Le moment de changement de vitesses, - Le moment de synchronisation-trajectoire de la pale, - Et le moment de synchronisation-rotation de la pale. Soient synchronisés et se produisent ensemble au même moment. 5 Concernant la commande du crabot (69). Celuici doit passer d'un engrenage à l'autre le plus rapidement possible. Il sera en conséquence commandé : - Soit par un électro-aimant très puissant, - Soit par un jeu de ressorts (un par sens de déplacement) qui seront bandés en 10 alternance suivant le sens du prochain déplacement crabot (69) requis puis libérés au moment du changement de vitesse, au cours des moments de changement de vitesse de rotation de pale. - Soit par un piston à air comprimé se déplaçant dans un sens ou l'autre suivant le sens du changement de vitesse exigé. 15 - Dans un souci de fiabilité, le système le plus rapide sera retenu. Concernant les étages rotor. Lorsque le lieu d'implantation de l'hydrolienne est sujet à des courants variables (courants de marée), le rotor sera constitué de plusieurs étages de pales distincts, ceci afin d'adapter une plage de récupération plus importante nécessaire à cette variation de courants et 20 d'optimiser ainsi la production d'énergie pour les différentes vitesses de courant (0). Pour obtenir une meilleure régularité dans la rotation du rotor aux faibles courants, les étages de rotor seront décalés dans leur sens de rotation (ils seront croisés). Exemple : Pour l'étage 1 le bras rotor (41/1) sera orienté au 360 alors que le même bras (41/1) de l'étage 2 sera lui, orienté au 45 . 25 Figure 10, planche 4. Ce croisement des étages du rotor (40), n'est pas une obligation, il en est de même pour un rotor à plusieurs étages. Tout dépend de la variation du courant du lieu d'implantation de l'hydrolienne. 29 Si le courant est régulier et constant un rotor à un étage suffira. Les Supports rotors possibles. 1. Pour les petites hydroliennes, l'axe support supportera le poids du rotor par l'intermédiaire d'un roulement de butée situé à son sommet. Ceci pour une meilleure accessibilité lors de son remplacement. 2. Le rotor sera suspendu à ce roulement et des roulements axiaux le maintiendront centré sur l'axe support (20). 3. Pour les grosses hydroliennes, le rotor reposera : Sur un flotteur (48) de manière à le mettre en sustentation.

Planches 13 a) Tous ces roulements (59 - 93) seront des roulements adaptés aux efforts latéraux et axiaux (style : roulement à contacts obliques montés tête-bêche ou roulements sur joncs ou tous autres roulements spécialement adaptés aux efforts latéraux et axiaux).

Un roulement de butée de sécurité (44) - planches 13) sera également prévu en cas de très fort alourdissement du rotor (40) ou de détérioration du flotteur (48). Planches 13 Systèmes de conversion d'énergie en fonction des tailles d'hydroliennes. 1. Un multiplicateur (80) sera intercalé dans la transmission du rotor coté sortie mouvement rotor et entrainera le régulateur de vitesse (85) qui lui-même sera couplé au générateur(s) (90/...) par l'intermédiaire d'embrayage(s) 89/... Planche 12 Planches nécessaires à la bonne compréhension des sujets développés ci-dessus : Etage transmission pâle. Planches 8 ou 9 suivant le sens de rotation en sortie de boîte deux vitesses (60). Boîte deux vitesses. Planche 10 et 11 suivant le nombre d'étage de réduction (paire ou impaire) qui conditionnent le sens de rotation en sortie de boîte deux vitesses.

Niveau énergie démarrage début/fin de cycle. Support rotor (40) sur flotteur (48).

Commandes et asservissements par le biais de L'automate (25)

Légende pour cette planche Loch 22 Commande des pales de l'étage 1 El Commande des pales de l'étage 2 E2 Numéro des pales ù 2 ù 3 ù 4 Sortie contacts capteur 49 étage 1 49/1 Sortie contacts capteur 49 étage 2 49/2 Sortie contacts capteur 54 étage 1 54/E 1 Sortie contacts capteur 54 étage 2 54/E2 Sortie contacts capteur R69 étage 1 R69/E1 Sortie contacts capteur R69 étage 2 R69/E2 Sortie contacts capteur R67D étage 1 R67D/El Sortie contacts capteur R67D étage 2 R67D/E2 Sortie contacts capteur R68E étage 1 R68E/El Sortie contacts capteur R68E étage 2 R68E/E2 Contact relais changement de vitesse Drapeau vers énergie Ou inversement Energie vers Drapeau étage 1 ED/E 1 Contact relais changement de vitesse Drapeau vers énergie Ou inversement Energie vers Drapeau étage 2 ED/E2 Commande des crabots C69 Vitesse Drapeau VD Vitesse Energie VE Module de commande des générateurs G Commande Régulateur 85 Commande des embrayages générateurs 1 et 2 89/1 ù 89/2 Générateurs 1 et 2 90/1 ù 90/2 Planches 12 Planche 13 Planche 14 Module de commande du Moteur début/fin de cycle MDF Connexion commande moteur début/fin de cycle 100

Claims (10)

Revendications

1. Hydrolienne équipée de pales rotatives à plusieurs étages possédant un dispositif de mise en drapeau des pales (70) ou mise en drapeau des étages de pales indépendamment les uns des autres, caractérisée en ce qu'elle comporte : - un mat vertical central (20) assurant la stabilité de l'ensemble hydrolien et plus précisément celle du rotor (40), - un Loch (22) détectant la vitesse du courant (0), - un rotor vertical (40), élément moteur de la transmission de l'énergie, comportant un ou plusieurs étages décalés dans le sens de rotation ou non décalés ; chaque étage de rotor étant équipé plusieurs paires de bras (41) radiant horizontaux équidistamment distribués, un bras (41) de la paire de bras en partie haute de l'étage, le second bras (41) de la paire de bras en partie basse de l'étage ; chaque paire de bras supportant une pale (70) par le biais de ses roulements d'axe de rotation sur elles-mêmes, - un frein rotor (47) assurant le blocage du rotor une fois toutes les pales (70) mises en drapeau, - des pales (70) de forme carrée ou rectangulaire, supportées par les paires de bras du rotor par leurs roulements réciproques, une pale par paire de bras (la paire de bras étant constituée par le bras supérieur et le bras inférieur), la pale ayant son axe de rotation sur elle-même, vertical et parallèle à l'axe du rotor (40), - un ensemble de transmissions de rotation des pales sur elle-même, chaque pale possède sa transmission propre (56-57-58-60-75) couplée d'un coté au mat support (20) de l'autre coté à l'axe de rotation de la pale (70), ces transmissions ont pour fonctions la rotation des pales sur elles-mêmes, chaque transmission de pale possède sa boite deux vitesses indépendante (60), - une transmission au Multiplicateur (80), régulateur (85), au(x) générateur (s) (90), et moteur début fin de cycle (100), - un Multiplicateur (80), - un régulateur (85), - un ou plusieurs générateurs (90/...) débrayables (89/...), 32- un moteur début/fin de cycle (100) servant à terminer le processus de mise en drapeau de toutes les pales (70) ou démarrer le processus de mise en vitesse énergie des pales(70), - un roulement de butée (44), assurant le poids du rotor en mouvement avec un minimum de friction, - plusieurs couples émetteurs et récepteurs de capteurs (49/50..., 79/54, E67D/R67D, E68E/R68E, E69/R69) servant à déterminer les moments de changement de vitesse de rotation des pales sur elles-mêmes, ladite hydrolienne étant caractérisée en ce que la transmission de chaque pale (70) comprend une boîte de vitesses mécanique à deux vitesses (60), indépendante, adaptée pour entraîner ladite pale (70) en rotation selon l'axe (6) de ladite pale (70) sélectivement : - à une vitesse énergie selon laquelle, lorsque le rotor (40) fait un tour selon l'axe dudit rotor dans un sens de rotation, ladite pale (70) fait un demi tour selon l'axe (6) de ladite pale (70) dans un sens de rotation opposé, et - à une vitesse drapeau dans laquelle, lorsque le rotor (40) fait un tour selon l'axe dudit rotor dans le sens de rotation, ladite pale (70) fait un tour selon l'axe (6) de ladite pale (70) dans le sens de rotation opposé.

2. l'hydrolienne selon la revendication 1 est caractérisée en ce que les transmissions réciproques de chaque pale, ayant pour fonction de faire tourner les pales sur elle-même possèdent les caractéristiques suivantes : - Ces transmissions réciproques de chaque pale sont couplées à la rotation du rotor (40) par le biais du renvoi d'angle (45) et ses engrenages (56) et (57), les transmissions réciproques de chaque pales sont en permanence couplées, asservies et synchronisées à la rotation du rotor par le couplage de son (ses) engrenage(s) Maîtres (56) au mat support (20), - La boite deux vitesses (60) intercalée en permanence dans la transmission réciproque de chaque pale procure à celle-ci deux vitesses de rotation sur elle-même possibles, ces vitesses sont asservies et synchronisées à la rotation du rotor, le changement de vitesse s'effectue sans glissement, il est synchronisé sur un moment précis détecté par les capteurs 49/50 et 54/79, ce moment précis correspond 30au moment où le crabot (69), l'engrenage énergie (68), l'engrenage drapeau (67) sont en phase et permettent au crabot de se désaccoupler d'un engrenage (68 ou 67) pour s'accoupler à l'autre engrenage (67 ou 68), - Chacune des transmissions réciproques des pales, constituées des couples coniques (45), engrenages 56 et 57, arbres de transmission 58, boite deux vitesses 60, couples coniques 75, assurent aux pales deux vitesses de rotations possibles : b) Vitesse lente, appelée Vitesse énergie correspondant au rapport suivant : tb, Un Tour de rotor (40) provoque 0,5 tour de la pale (70) sur elle-même, dans le sens inverse de la rotation du rotor (40) ; c) Vitesse rapide, appelée Vitesse Drapeau correspondant au rapport suivant : Un Tour de rotor (40) provoque un tour de la pale (70) sur elle- même, dans le sens inverse de la rotation du rotor (40),

3. L'hydrolienne selon les revendications 1 et 2, est caractérisée en ce que chaque pale possède les points suivants : - La pale (70) a son axe de rotation (6) parallèle à l'axe du rotor (40), 20 - La pale (70) tourne sur elle-même dans le sens inverse du rotor (40) avec un réglage d'origine prédéterminé en fonction de la direction du courant (0), de manière à reproduire : • en vitesse énergie, les allures d'un voilier en fonction de son cap et du vent subi, • en vitesse drapeau, la pale reste en drapeau quelque soit sa position sur la trajectoire des pales (10), - L'axe de rotation de la pale sur elle-même (6) est positionné sur le point d'équilibre hydrodynamique (9) de la pale (70) - En vitesse énergie, la pale (70/1) passant en allure courant arrière (17) n'est pas à l'ombre hydrodynamique de la pale suiveuse (70/2) sur la trajectoire des pales (10) ; fin de la Zone d'ombre (A), 25 30

4. L'hydrolienne selon les revendications 1 à 3 est caractérisée en ce que le rotor est caractérisé par les points suivants : - Le rotor est équipé de capteurs récepteurs (49/...) positionné à hauteur des capteurs émetteurs (50/....), à la racine des bras radiant (41) du rotor, un seul bras équipé par paire de bras, coté intérieur du rotor servant à détecté le moment de synchronisation-trajectoire pale (18), moment où la paire de bras (bras supérieur et inférieur) (41) du rotor remontant le courant (0) est perpendiculaire à la direction du courant, - Certains bras du rotor, 1 seul bras équipé par paire de bras, sont équipés 10 de capteurs récepteurs (54) servant à détecté le moment de synchronisation-rotation de pale (19), moment où l'axe au courant de la pale est perpendiculaire au bras du rotor (41) qui remonte le courant,

5. L'hydrolienne suivant les revendications 1 à 4 possède un dispositif de mise en drapeau des pales et de mise en récupération d'énergie des pales, caractérisé 15 par le changement de vitesse de rotation des pales sur elle-même caractérisé par les points suivant : - ce changement de vitesse de rotation de pale (70) sur elle-même ne peut s'effectuer qu'à un moment précis déclenché par la synchronisation des 3 moments suivants, une fois que l'opérateur aura déterminé l'utilité d'une mise en drapeau des pales pour l'entretien de l'hydrolienne ou que l'automate (25) commandera la mise en drapeau d'un étage de pales ou inversement sa mise en récupération d'énergie : d) Le moment de synchronisation-trajectoire de pale (18) déclenché par les couples capteurs (49/50...), ces couples de capteurs couvrent une plage de détection couvrant les jeux dus à la transmission de rotation de la pale sur elle-même, e) Le moment de synchronisation-rotation de pale (19) déclenché par les couples capteurs (54.../79...), ces couples de capteurs couvrent une plage de détection couvrant les jeux dus à la transmission de rotation de la pale sur elle-même, f) Le moment de changement de vitesse de rotation de la pale sur elle-même déclenché : 20 25 30 t Soit par les couples capteurs (E67D/R67D et E69/R69) pour le passage en vitesse drapeau, • Soit par les couples capteurs (E68E/R68E et E69/R69) pour le passage en vitesse énergie,

6. l'hydrolienne selon les revendications 1 à 5 est caractérisée en ce que : - Les accouplements d'entrée et sortie de boîte deux vitesses devront absorber les chocs dus aux changements de vitesse de rotation des pales (70) sur elles-mêmes, - Les arbres de transmissions couplés à ces accouplements possèderont des 10 caractéristiques de barre de torsion servant également à absorber les changements de vitesse de rotation des pales (70) sur elles-mêmes.

7. L'hydrolienne selon les revendications 1 à 6 est caractérisée en ce que la transmission de rotation de pale (70) sur elle-même peut utiliser tous type de transmission : 15 - Mécanique souple : Courroies de synchronisation crantées et poulies, - Mécanique : pignons et chaînes, engrenages cylindriques, - Hydraulique, - Electromécanique, - Ou Pneumatique, 20 Sous réserve que : • l'asservissement et la synchronisation de la rotation des pales au rotor, • les vitesses de rotations des pales sur elles-mêmes, vitesses énergie et drapeau, • le sens de rotation des pales sur elles-mêmes, sens inverse à la rotation du 25 rotor, • Les changements de vitesse des pales sur elles mêmes s'effectuent sans glissement, • Les moments de synchronisations définis en revendication 5, respectent les règles définies dans les précédentes revendications.

8. L'hydrolienne selon les revendications 1 à 7 est caractérisée en ce que le nombre de pale (70) par étages n'est pas limité sous réserve que la pale passant en allure courant arrière (17) ne soit pas à l'ombre aérodynamique de sa pale suiveuse sur la trajectoire des pales (10), fin de zone d'ombre hydrodynamique (A)

9. L'hydrolienne selon les revendications 1 à 8 est caractérisée en ce que dans le cas de grosses hydroliennes à rotor lourd, le roulement de butée (44) mentionné en revendication 1 sert de butée de sécurité, le rotor sera maintenu en sustentation par un flotteur (48). Le roulement de butée (44) sert de sécurité, sa fonction est de protéger le rotor (40), de manière que ce dernier ne frotte pas sur le fond en cas de détérioration du flotteur (48), c'est là sa seule fonction, il ne travaille pas en cas de fonctionnement normale de l'hydrolienne.

10. L'hydrolienne selon les revendications 1 à 9 peut fonctionner également avec son mat support (20) et son rotor (40) à l'horizontal, dans ce cas les axes du mat support (20), du rotor (40), des pales (70) (6) seront positionnés horizontalement perpendiculairement au courant (0).