FR2949248A1 - Device for converting e.g. wind energy into mechanical energy for e.g. producing hydrogen, has positioning unit recovering positioning of line just after half turn in order to permit optimal exploitation of tangential force given to lever - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention se rapporte à un dispositif pour convertir l'énergie d'un fluide en mouvement,soit l'énergie éolienne mais également hydrolienne,en énergie mécanique, notamment pour produire de l'électricité,et mettant en oeuvre au moins un cerf-volant. Les éoliennes conventionnelles en service constituent une alternative aux énergies fossiles polluantes et limitées,et se déclinent en aérogénérateurs d'axe horizontal,plus rarement d'axe vertical.Le rotor,monté sur une tom-,capte une veine de vent en fonction de la surface balayée,et actionne un générateur.La puissance générée croît avec le cube de la vitesse du vent,laquelle s'accroît avec l'altitude.En conséquence la tour est imposante. Des transpositions en rotors hydroliens sont en cours d'application. The invention relates to a device for converting the energy of a fluid in motion, namely wind energy but also tidal energy, into mechanical energy, in particular to produce electricity, and using at least one deformation device. wheel. Conventional wind turbines in use constitute an alternative to polluting and limited fossil fuels, and are available in horizontal axis wind turbines, more rarely in vertical axis. The rotor, mounted on a tom- et, captures a vein of wind depending on the wind. swept surface, and actuates a generator. The generated power increases with the cube of the wind speed, which increases with altitude. As a result the tower is imposing. Transpositions in tidal turbines are being applied.
Cependant la structure nécessite des travaux coûteux et lourds en énergie grise générant elle-même de la pollution.Les éoliennes conventionnelles ne captent pas les vents d'altitude,balayent une surface relativement réduite,ont un fort impact visuel, nécessitent un espacement au sol les rendant globalement encombrantes. Une alternative initiée par le dispositif décrit dans le brevet US3987987A consiste en la mise en oeuvre de cerfs-volants pour générer de 1'électricité,moins coûteux et moins lourds en énergie grise,pouvant capter des vents d'altitude plus réguliers et puissants. Le terme générique "cerf-volant" désigne tout profil ou aile,souple,ou rigide comme un planeur,retenu par au moins une ligne ou corde,et générant une portance. Les dispositifs pour produire de l'électricité se répartissent en dispositifs dits linéaires et selon lesquels le cerf-volant s'éloigne en déroulant ses lignes en entraînant l'axe du générateur (directement ou par l'intermédiaire de mécanismes),puis est rappelé;ainsi qu'en dispositifs dits cycliques et selon lesquels le cerf-volant évolue à distance constante du générateur (par extension les rotors volants sont également dits cycliques). Cependant la conversion de la traction des cerfs-volants en énergie rotative pose de multiples problèmes entravant l'exploitation industrielle des dispositifs à cerfs-volants connus.Ces problèmes sont décrits conjointement aux caractéristiques techniques les posant,et selon une nomenclature facilitant l'analyse d'un plus grand nombre de brevets.Sont cités des brevets décrivant des dispositifs linéaires variés,puis des brevets décrivant des dispositifs cycliques variés,selon une liste non exhaustive mais permettant de mettre en évidence les recoupements des caractéristiques et problèmes.Une description complémentaire est parfois ajoutée lorsque le dispositif présente des caractéristiques particulières additionnelles. Caractéristiques et problèmes A:systèmes faisant varier la traction par la variation de l'angle d'attaque,l'utilisation de la traînée du cerf-volant au détriment de la portance.Les cerfs-volants évoluent à vitesse réduite,de l'ordre de la vitesse du vent.La puissance générée est alors minime,la veine de vent captée se réduit à la surface de toile,et pour un rendement réduit. However, the structure requires expensive and heavy work in gray energy itself generating pollution. Conventional wind turbines do not capture high winds, sweep a relatively small area, have a strong visual impact, require a ground spacing of making it bulky overall. An alternative initiated by the device described in US3987987A is the implementation of kites to generate electricity, cheaper and lighter in gray energy, able to capture more regular and powerful winds of altitude. The generic term "kite" designates any profile or wing, flexible, or rigid as a glider, retained by at least one line or rope, and generating a lift. The devices for producing electricity are divided into so-called linear devices and according to which the kite moves away by unrolling its lines by driving the axis of the generator (directly or by means of mechanisms), then is recalled; as well as so-called cyclic devices and according to which the kite moves at a constant distance from the generator (by extension the flying rotors are also called cyclic). However, the conversion of kite traction into rotational energy poses many problems hindering the industrial exploitation of known kite devices. These problems are described in conjunction with the technical characteristics that pose them, and according to a nomenclature that facilitates the analysis of kites. a greater number of patents.Are cited patents describing various linear devices, then patents describing various cyclic devices, according to a non-exhaustive list but to highlight cross-checks of characteristics and problems. A complementary description is sometimes added when the device has additional special features. Characteristics and problems A: systems varying the traction by the variation of the angle of attack, the use of the drag of the kite to the detriment of the lift. The kites evolve at reduced speed, of the order The generated power is then minimal, the vein of wind captured reduces to the canvas surface, and for a reduced yield.
Caractéristiques et problèmes B pour pallier A:la portance des cerfs-volants pilotables à deux lignes est mise en oeuvre lors de figures rapides générant beaucoup de puissance car balayant une grande veine de vent.Le pilotage,tendant à être automatisé,reprend les caractéristiques de pilotage des cerfs-volants de loisirs,en associant la vitesse à la puissance.Des figures closes comme des boucles ou des huit sont alors exécutées à grande vitesse en continu.Cependant les cordes transmettant les mouvements au générateur et les lignes de pilotage sont séparées:il s'ensuit une division de l'énergie transmise outre une trop grande complexité du dispositif. Caractéristiques et problèmes C:l'espace de vol investi est nettement supérieur à 10 l'espace réellement exploité et balayé:les figures pouvant s'étendre sur plusieurs centaines de mètres,ce peut être un problème rédhibitoire. Caractéristiques et problèmes D:non possibilité pratique d'une exploitation à grande échelle,notamment par le cumul des dispositifs concemés,lors de l'exploitation cyclique de figures en huit ou circulaires,ou rotatives.Les superpositions verticales et horizontales 15 de telles figurent génèrent la non exploitation d'une aire considérable,ainsi que la nécessité d'espacer les dispositifs au sol,ce qui est très difficile compte tenu de la réalité du terrain. Caractéristiques et problèmes E concernant les dispositifs linéaires:espace de vol non confiné et sans commune mesure avec la surface réellement exploitée,énergie non 20 continue et non optimale:le générateur est utilisé comme moteur de rappel du cerf-volant d'où,outre un dispositif de stockage de lissage,la nécessité d'un deuxième dispositif de type batterie pour délivrer avec un rendement faible une énergie constante au réseau. Caractéristiques et problèmes F:concept d'une structure rigide tournante de grandes dimensions portant les cerfs-volants et actionnant le générateur d'axe vertical.Les 25 dimensions considérables des bras du carrousel déterminent la surface balayée par l'ensemble des cerfs-volants fixés sur le pourtour et sont un facteur de démultiplication des forces de traction générées par les cerfs-volants mais aussi des forces parasitaires axiales et radiales.La superficie au sol reste importante tout en étant considérablement plus faible à puissance égale que la superficie au sol d'une ferme d'éoliennes 30 conventionnelles compte tenu de la nécessité de l'espacement des unités.Les réglages cycliques de vol sont complexes.La vitesse angulaire du générateur ou de l'arbre lent du multiplicateur est extrêmement faible,ce qui entraîne des coûts supplémentaires.La disposition dans le même axe de vent des trajectoires de part et et d'autre du carrousel entraîne des effets de masquage du vent diminuant le rendement et nécessitant d'espacer 35 davantage les éléments volants.La transmission d'un mouvement rotatif continu génère des zones de non production.Néanmoins ce concept marque un progrès substantiel au moins par les perspectives d'une production massive d'électricité qu'il induit. Characteristics and problems B to overcome A: the lift of two-line kites is implemented during fast-moving figures generating a lot of power because sweeping a large vein of wind. The piloting, tending to be automated, takes the characteristics of piloting leisure kites, combining speed with power. Closed figures such as loops or eight are then executed at high speed continuously. However, the ropes transmitting the motions to the generator and the flight lines are separated: it follows a division of the transmitted energy besides a too great complexity of the device. Characteristics and Problems C: The space of flight invested is clearly greater than the space actually operated and swept: the figures can extend over several hundred meters, this can be a crippling problem. Characteristics and problems D: no practical possibility of large-scale exploitation, especially by the combination of the devices concerned, during the cyclic operation of eight-dimensional or circular or rotary figures. The vertical and horizontal superpositions 15 of such figures generate the non-exploitation of a considerable area, as well as the need to space the devices on the ground, which is very difficult given the reality of the ground. Characteristics and Problems E Concerning Linear Devices: unconfined space of flight and incommensurate with the surface actually exploited, non-continuous and non-optimal energy: the generator is used as a kite reminder motor from which, besides a Smoothing storage device, the need for a second battery-type device to deliver with a low efficiency a constant energy to the network. Characteristics and problems F: concept of a large rotating rigid structure carrying the kites and operating the vertical axis generator. The 25 considerable dimensions of the carousel arms determine the surface swept by the set of fixed kites. on the periphery and are a factor of reduction of the tensile forces generated by the kites but also of the parasitic forces axial and radial. The surface area remains important while being considerably weaker with equal power than the surface area of a conventional wind farm in view of the need for spacing units. Cyclic flight settings are complex. The angular velocity of the generator or the slow shaft of the multiplier is extremely low, resulting in additional costs .The arrangement in the same wind axis of the trajectories on either side of the carousel causes effects of the masking of the wind decreasing the yield and necessitating further spacing of the flying elements. The transmission of a continuous rotary motion generates zones of non-production. Nevertheless, this concept marks a substantial progress at least by the prospects of a massive production of electricity it induces.
Caractéristiques et problèmes G:nécessité de l'installation d'appareils intermédiaires grêvant le rendement global. Caractéristiques et problèmes H:systèmes généraux ou dispositifs annexes (comme cerf-volant avec plusieurs points de fixation au sol) avec un schéma de vol rendant la 5 mise en oeuvre complexe et aléatoire. Caractéristiques et problèmes I souvent liés à F:présence de forces parasitaires axiale et radiale et par conséquent non optimisation de la force tangentielle d'entraînement du générateur,notamment lors de l'entraînement d'un générateur d'axe vertical. Caractéristiques et problèmes J:le générateur et le câble électrique sont suspendus dans 10 les airs,induisant un détournement de l'énergie du vent pour compenser leur poids,outre des dangers potentiels. Caractéristiques et problèmes K:les mouvements du cerf-volant par rapport au générateur ou au dispositif de stockage intermédiaire n'ont pas la même dimension angulaire,contrairement par exemple aux mouvements obligés des pales d'éolienne 15 conventionnelle sur le générateur ou son multiplicateur.En conséquence l'évolution normale d'un cerf-volant dans sa fenêtre de vol close n'est pas observée.Il s'ensuit que les dispositifs linéaires génèrent un mouvement rapide mais saccadé,et les dispositifs cycliques de type carrousel génèrent un mouvement très lent nécessitant une importante démultiplication et occasionnant des tensions sur une structure importante. 20 Caractéristiques et problèmes L:le générateur travaille sur axe vertical ou sur axe horizontal alors que la fenêtre de vol d'un cerf-volant est globalement inclinée,d'où certains des problèmes déjà mentionnés,notamment consécutifs aux forces parasitaires axiales générées (les dispositifs embarquant le ou les générateurs ne génèrent pas de problèmes L tout en aggravant les problèmes J) . 25 Caractéristiques et problèmes Male cerf-volant évoluant en figures closes imprime au levier un mouvement d'oscillation transmettant l'énergie par intermittence,et nécessitant donc un dispositif de stockage temporaire important.Un déplacement angulaire du levier autour d'un axe vertical ou oblique induit un angle de la ligne par rapport au levier proche de 180°,ce afin de permettre l'entretien du mouvement d'oscillation du levier par la 30 traction du cerf-volant,d'où un rendement très faible par rapport au rendement qui serait généré avec une ligne positionnée à la perpendiculaire du levier,et non possible en l'état. Un déplacement angulaire autour d'un axe horizontal ne peut s'entretenir que lors de figures de très faible amplitude empêchant la prise de vitesse du cerf-volant et limitant la surface balayée.Les mouvements angulaires du levier ne peuvent alors pas davantage 35 permettre un positionnement perpendiculaire constant de la ligne.Les possibilités de démultiplication du levier ne sont donc que très peu exploitées ou exploitables en l'état de la technique. Characteristics and problems G: necessity of the installation of intermediary devices that make the overall efficiency difficult. Characteristics and Problems H: General systems or ancillary devices (such as a kite with several ground fixing points) with a flight diagram making the implementation complex and random. Characteristics and problems I often related to F: presence of parasitic forces axial and radial and therefore not optimization of the tangential driving force of the generator, especially when driving a vertical axis generator. Characteristics and Problems J: the generator and the electric cable are suspended in the air, inducing a diversion of wind energy to compensate for their weight, in addition to potential dangers. Characteristics and Problems K: The kite's movements relative to the generator or intermediate storage device do not have the same angular dimension, unlike, for example, the forced movements of the conventional wind turbine blades on the generator or its multiplier. As a result the normal evolution of a kite in its closed flight window is not observed. It follows that the linear devices generate a fast but jerky movement, and the carousel type cyclic devices generate a very fast motion. slow requiring significant gearing and causing tension on a large structure. Characteristics and problems L: the generator works on a vertical axis or on a horizontal axis whereas the flight window of a kite is generally inclined, hence some of the problems already mentioned, in particular as a result of the axial parasitic forces generated (the devices embedding the generator (s) do not generate any problems while aggravating the problems. Characteristics and Problems Male kite moving in closed figures prints the lever an oscillation movement transmitting the energy intermittently, and thus requiring a large temporary storage device.An angular displacement of the lever around a vertical or oblique axis induced an angle of the line relative to the lever close to 180 °, in order to allow the maintenance of the oscillating movement of the lever by the kite traction, resulting in a very low yield compared to the yield which would be generated with a line positioned perpendicular to the lever, and not possible in the state. An angular displacement about a horizontal axis can only be maintained in very low amplitude figures preventing the kite from gaining speed and limiting the swept surface. The angular movements of the lever can not then allow a greater amount of movement. constant perpendicular positioning of the line. The possibilities of lever downlifting are therefore very little exploited or exploitable in the state of the art.
Brevets décrivant des dispositifs linéaires: Brevet US2005046197 Al :caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet US4124182 A:caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet US6254034 Bl:caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Patents describing linear devices: Patent US2005046197 A1: features and problems A, C, D, E, K, L. US4124182 A: characteristics and problems A, C, D, E, K, L. US6254034 B1: characteristics and problems A, C, D, E, K, L.
Brevet WO0040860 A2:caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet NL1017171 C:caractéristiques et problèmes A,C,D,E,J,K,L. Brevet WO2008034421 A2:caractéristiques et problèmes A,C,D,E,H,K,L. Brevet DE3209368 Al :caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet DE2437003 Al:décrit un grand cerf-volant aérostatique;caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet WO2004044418 Al:décrit une paire de cerfs-volants soutenus par des aérostats et activant le générateur en alternance,l'un des deux étant replié,l'autre déployé; caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet US2002033019 Al :décrit un dispositif analogue au précédent mais disposé 15 horizontalement dans l'axe du vent,et sans aérostat;caractéristiques et problèmes A,C,D,E,K,L. Brevet GB2119451 A:caractéristiques et problèmes B,C,D,E,K,L. Brevet US2002040948 B2:caractéristiques et problèmes B,C,D,E,K,L. Brevet WO2007112993 Al :le dispositif de pilotage est transféré en altitude,solutionnant 20 les problèmes A et B,et permet aussi plus de réactivité qu'un pilotage aux treuils près du sol;caractéristiques et problèmes pour une variante semi-cyclique;E en partie,C,D,K,L . Brevets décrivant des dispositifs cycliques: Brevet CN1052723 A:décrit une paire de cerfs-volants exerçant un mouvement de balancier transmis à un tambour puis à un dispositif hydraulique;caractéristiques et 25 problèmes A,C,D,G,K,L,M. Brevet GB2439215 A:le mouvement d'oscillation du levier imprimé par le cerf-volant permet d'actionner deux pistons en alternance.L'axe est oblique.Comme le montre la figure 1 la ligne oscille dans le prolongement du levier sans transmettre une force tangentielle optimale;caractéristiques et problèmes C,D,G,I,K,L,M. 30 Brevet US4486669 A:décrit une multitude de rotors installés sur un même axe suspendu par un cerf-volant et un aérostat,lesquels n'ont donc pas fonction d'actionner les générateurs;caractéristiques et problèmes D,J. Brevet FR2667904 Al :décrit deux voilures tournantes autosustentées actionnant plusieurs générateurs suspendus dans les airs;caractéristiques et problèmes D,H,J. 35 Brevet US3924827 A:décrit un ensemble de cerfs-volants aérostatiques fonctionnant en interaction et actionnant un générateur au sol;caractéristiques et problèmes A,D,H. Brevet US4572962 A:décrit un ensemble de cerfs-volants espacés et reliés fonctionnant en interaction et transportant chacun deux générateurs;caractéristiques et problèmes D,H,J. Brevet US2003091437 Al:décrit un cerf-volant à plusieurs voilures tournantes de type autogire et transportant un générateur à très haute altitude pour capter les courants très 5 rapides et puissants;caractéristiques et problèmes D,J. Brevet WO2006117593 Al :décrit un dispositif comprenant un cerf-volant rotatif aérostatique à effet Magnus,et transportant deux générateurs de part et d'autre; caractéristiques et problèmes A,C,D,J. Brevet US4251040 A:décrit un cerf-volant ayant la configuration d'un avion transportant 10 deux rotors avec leurs générateurs,évoluant en figures circulaires,le vent relatif actionnant les rotors;caractéristiques et problèmes C,D,J,outre des problèmes liés à la grande résistance à l'air des rotors rallentissant le dispositif et diminuant les performances. Brevet US6072245 A:décrit un dispositif comprenant un câble circulaire porté par une série de cerfs-volants montant d'un côté et descendant de l'autre,le mouvement du câble 15 actionnant l'arbre du générateur d'axe horizontal,avec l'avantage d'une occupation au sol réduite;caractéristiques et problèmes A,C,H,K,L. Brevet US2003066934 Al:dispositif analogue au précédent,un relais avec des poulies permettant de surélever le câble porté par les cerfs-volants;caractéristiques et problèmes A,C,H,K,L. 20 Brevets GB2317422 A et DE2839918 Al :décrivent un dispositif représentant un manège ou carrousel mis en rotation par la poussée des cerfs-volants installés sur le pourtour et actionnant un générateur d'axe vertical;caractéristiques et problèmes A,F,I,L. Brevets EP1672214 A1,WO2008004261 A,WO2007135701 A2, WO2008120257 A2:décrivent une extension de ce dispositif par un système de 25 pilotage de chaque-cerf volant exécutant des figures augmentant la traction et la puissance,et comprenant des treuils motorisés à commande informatique et des capteurs de données atmosphériques miniaturisés.Il est envisagé une production massive d'électricité pour un espace au sol moindre mais encore élevé en raison de la nécessité de l'espacement des cerfs-volants et donc d'une structure agrandie,soumise par ailleurs à des 30 efforts considérables.Chaque figure produite correspond à un petit arc de rotation du carrousel et du générateur;caractéristiques et problèmes F,I,K,L. Le projet "WPI Kite Power" ES 2008-54032 du Worcester Polytechnic Institute décrit un cerf-volant exerçant par intermittence une traction sur un levier en entraînant son oscillation autour d'un axe horizontal.Un volant d'inertie convertit le mouvement 35 cyclique en mouvement continu.Pendant la phase de traction du cerf-volant un ressort est tendu.Ensuite le ressort libère l'énergie utile dont une part permet au levier de retourner sur 80° environ vers sa position initiale;caractéristiques et problèmes C,D,I,K,L,M. WO0040860 A2: features and problems A, C, D, E, K, L. Patent NL1017171 C: characteristics and problems A, C, D, E, J, K, L. Patent WO2008034421 A2: characteristics and problems A, C, D, E, H, K, L. Patent DE3209368 A1: characteristics and problems A, C, D, E, K, L. Patent DE2437003 A1: describes a large aerostatic kite, features and problems A, C, D, E, K, L. Patent WO2004044418 A1: discloses a pair of kites supported by aerostats and alternately activating the generator, one of which is folded, the other deployed; characteristics and problems A, C, D, E, K, L. Patent US2002033019 A1: discloses a device similar to the above but disposed horizontally in the wind axis, and without aerostat, features and problems A, C, D, E, K, L. GB2119451 A: characteristics and problems B, C, D, E, K, L. US2002040948 B2: characteristics and problems B, C, D, E, K, L. Patent WO2007112993 A1: the piloting device is transferred at altitude, solving the problems A and B, and also allows more responsiveness than piloting the winches close to the ground, characteristics and problems for a semicyclic variant; , C, D, K, L. Patents describing cyclic devices: Patent CN1052723 A: describes a pair of kites exerting a pendulum movement transmitted to a drum and then to a hydraulic device, features and problems A, C, D, G, K, L, M. Patent GB2439215 A: the oscillation movement of the lever printed by the kite makes it possible to actuate two pistons alternately. The axis is oblique. As shown in FIG. 1, the line oscillates in the extension of the lever without transmitting a force. optimal tangential characteristics and problems C, D, G, I, K, L, M. US4486669 A: describes a multitude of rotors installed on the same axis suspended by a kite and an aerostat, which therefore do not function to drive the generators, characteristics and problems D, J. Patent FR2667904 A1: describes two self-supporting rotating wings operating several generators suspended in the air, characteristics and problems D, H, J. US3924827 A: discloses a set of aerostatic kites operating in interaction and operating a generator on the ground, characteristics and problems A, D, H. US4572962 A: discloses a set of spaced apart and interconnected kites operating in interaction and each carrying two generators, features and problems D, H, J. Patent US2003091437 A1: describes a kite with several rotating gyrocopter wings and carrying a very high altitude generator for capturing very fast and powerful currents, characteristics and problems D, J. Patent WO2006117593 A1: discloses a device comprising a rotating aerostatic kite Magnus effect, and carrying two generators on both sides; characteristics and problems A, C, D, J. Patent US4251040 A: describes a kite having the configuration of an aircraft carrying two rotors with their generators, evolving in circular shapes, the relative wind driving the rotors, characteristics and problems C, D, J, besides problems related to the high air resistance of the rotors tying down the device and reducing the performance. Patent US6072245 A: discloses a device comprising a circular cable carried by a series of kites mounting on one side and descending on the other, the movement of the cable 15 actuating the shaft of the horizontal axis generator, with the advantage of reduced ground occupation, characteristics and problems A, C, H, K, L. Patent US2003066934 A1: device similar to the preceding one, a relay with pulleys making it possible to raise the cable carried by the kites, characteristics and problems A, C, H, K, L. GB2317422 A and DE2839918 A1: disclose a device representing a carousel or carousel rotated by the thrust of the circumferentially mounted kites and operating a vertical axis generator, features and problems A, F, I, L. Patents EP1672214 A1, WO2008004261A, WO2007135701A2, WO2008120257A2: describe an extension of this device by a steering system of each kite performing traction and power increasing figures, and comprising computer-controlled motorized winches and miniaturized atmospheric data sensors. Massive power generation is envisaged for a smaller but still high floor space due to the need for spacing of kites and thus an enlarged structure, subject to 30. Each figure produced corresponds to a small arc of rotation of the carousel and the generator, characteristics and problems F, I, K, L. The Worcester Polytechnic Institute "WPI Kite Power" project ES 2008-54032 describes a kite intermittently pulling a lever and causing it to oscillate about a horizontal axis. A flywheel converts cyclic motion into During the kite's pulling phase a spring is tensioned.Then the spring releases the useful energy, part of which allows the lever to return to about 80 ° towards its initial position: characteristics and problems C, D, I , K, L, M.
Par ailleurs aucun des dispositifs décrits ne pourrait être transposable vers la conversion de l'énergie hydrolienne car les trajectoires exploitées génèrent nécessairement de grandes différences d'altitude non convertibles en profondeur:des trajectoires rapides mais plus plates que des figures en huit sont nécessaires pour le travail d'eaux en général peu profondes. Le dispositif selon l'invention permet de résoudre la majeure partie des problèmes. L'objectif premier de l'invention est de permettre la mise en oeuvre aisée d'un dispositif cyclique avec une économie structurelle importante,la surface balayée étant portée uniquement par les lignes du ou des cerfs-volants en évolution rapide,lesquelles font office de structure.L'objectif concomitant est de capter la plus grande aire possible avec le minimum de matériel et d'encombrement,tant au sol au niveau des installations que dans l'espace aérien,ce pour une exploitation massive.L'objectif lié au précédent est de permettre une exploitation à grande échelle couvrant totalement la surface considérée d'une veine de vent,ce par le choix d'une trajectoire de travail adaptée. Moreover, none of the described devices could be transposable towards the conversion of the tidal energy because the trajectories exploited necessarily generate large altitude differences not convertible in depth: fast but flatter paths than figures in eight are necessary for the water work usually shallow. The device according to the invention makes it possible to solve most of the problems. The primary objective of the invention is to allow the easy implementation of a cyclic device with a significant structural economy, the swept surface being carried only by the lines of the kite or kites in rapid evolution, which act as structure.The concomitant objective is to capture as much space as possible with the minimum of equipment and space, both on the ground at the level of facilities and in airspace, for a massive exploitation.The objective related to the previous is to allow a large-scale exploitation totally covering the considered surface of a wind vein, by the choice of an adapted working trajectory.
Selon les éléments compris dans l'état de la technique le dispositif selon l'invention comprend au moins un cerf-volant,ledit au moins un cerf-volant étant équipé de moyen(s) de pilotage,pouvant être rappelé par au moins un treuil,entraînant par l'intermédiaire d'au moins une ligne le levier sur son axe vertical ou oblique selon un mouvement en alternance sensiblement de même amplitude angulaire que celle de la trajectoire dudit au moins un cerf-volant,ledit au moins un levier actionnant au moins un convertisseur d'énergie,de préférence au moins un générateur éventuellement contenu dans une nacelle ou une capsule,et ce de préférence par l'intermédiaire d'un dispositif de stockage temporaire pour lisser la production d'énergie,ledit dispositif de stockage pouvant être au moins un accumulateur hydropneumatique alimentant au moins un moteur hydraulique actionné par au moins un vérin hydraulique,oulet pouvant être un moyen de générer une réserve d'air comprimé alimentant un moteur pneumatique actionné par au moins un vérin pneumatique,ou/et pouvant être au moins un supercondensateur,ou/et pouvant être au moins un volant d'inertie,ledit dispositif selon l'invention pouvant comprendre un dispositif d'orientation selon la direction du vent tel qu'un plateau pivotant. According to the elements included in the state of the art the device according to the invention comprises at least one kite, said at least one kite being equipped with means (s) for driving, can be recalled by at least one winch driving, via at least one line, the lever on its vertical or oblique axis in an alternating movement of substantially the same angular amplitude as that of the trajectory of said at least one kite, said at least one lever operating at at least one energy converter, preferably at least one generator possibly contained in a nacelle or a capsule, and this preferably via a temporary storage device for smoothing the production of energy, said storage device being able to at least one hydropneumatic accumulator feeding at least one hydraulic motor actuated by at least one hydraulic cylinder, oulet being a means of generating a reserve of compressed air supplying a pneumatic motor actuated by at least one pneumatic cylinder, and / or which can be at least one supercapacitor, and / or which can be at least one flywheel, said device according to the invention can comprise an orientation device according to the wind direction such as a swivel tray.
Le pilotage des cerfs-volants peut être effectué par un dispositif de pilotage d'altitude situé à proximité des cerfs-volants et actionnant les suspentes lequel dispositif est décrit au moins dans les brevets WO2007112993 Al et WO2005100149 Al de la société Skysails respectivement décrivant des cerfs-volants pour la production d'électricité et pour la traction des cargos;oulet est effectué à l'aide de treuils motorisés situés à proximité du sol,tels que décrits dans le brevet WO2007135701 A2 de Kitegen Research S.R.L. décrivant également la commande informatique et les capteurs de données déterminant les trajectoires. Kite flying can be controlled by an altitude control device located close to the kites and actuating the lines which device is described at least in WO2007112993 A1 and WO2005100149 A1 of Skysails respectively describing deer -Flags for the production of electricity and for the traction of the cargo ships, or is carried out using motorized winches located near the ground, as described in the patent WO2007135701 A2 Kitegen Research SRL also describing the computer control and the data sensors determining the trajectories.
Les moyens de pilotage recouvrent implicitement de tels dispositifs,tout comme les commandes trois axes des aérodynes tels que des planeurs ou des ailes delta,et ne sont pas propres à l'invention. Le dispositif selon l'invention est caractérisé par la mise en oeuvre d'au moins un moyen permettant durant une ample trajectoire linéaire transversale dudit au moins un cerf-volant un positionnement sensiblement perpendiculaire et constant entre ledit au moins un levier dans le sens de sa longueur et ladite au moins une ligne dudit au moins un cerf-volant,et permettant en conséquence de recouvrer ledit positionnement juste après le demi-tour effectué par ledit au moins un cerf-volant réitérant ladite trajectoire dans le sens opposé,et selon un mouvement en va-et-vient continu,et ce pour une exploitation optimale de la force tangentielle imprimée audit levier dont l'espacement important entre le point de fixation de ladite au moins une ligne à son extrémité et son axe définit un grand bras de levier et une importante démultiplication en rapport avec l'étendue de la surface à balayer.Une trajectoire correspond à un parcours transversal. The control means implicitly cover such devices, as the three-axis controls aerodynes such as gliders or delta wings, and are not specific to the invention. The device according to the invention is characterized by the implementation of at least one means allowing during a wide transverse linear trajectory of said at least one kite a substantially perpendicular and constant positioning between said at least one lever in the direction of its length and said at least one line of said at least one kite, and consequently allowing to recover said positioning just after the half-turn made by said at least one kite reiterating said trajectory in the opposite direction, and in a movement in a continuous back and forth, and this for an optimal use of the tangential force printed said lever whose large spacing between the point of attachment of said at least one line at its end and its axis defines a large lever arm and a significant reduction in relation to the extent of the surface to be scanned. A trajectory corresponds to a transverse course.
Ainsi l'énergie est globalement et constamment transmise au levier et donc au générateur. Les moyens de mis en oeuvre sont multiples,et sont répartis en trois modes de réalisation principaux avec leurs variantes. Le premier mode de réalisation,largement préférentiel,est caractérisé par l'adjonction d'un deuxième levier.Au moins une ligne supplémentaire relie ledit au moins un cerf-volant au deuxième levier,permet le pilotage dudit au moins un cerf-volant en alternance à partir de l'un puis à partir de l'autre des deux leviers,chaque changement de bord déterminant l'alternance.Ladite au moins une ligne supplémentaire peut être une autre ligne relais,ou encore un segment relais,ou encore une autre ligne individuelle,ou encore une autre paire de lignes individuelles selon le type d'installation (un ou plusieurs cerfs-volants à une ou deux lignes).Sous l'action dudit au moins un cerf-volant les deux leviers alignés effectuent un mouvement de va-et-vient.Seuls les déplacements en charge des leviers sont générés:de la sorte les périodes non productives sont limitées aux phases de changements de bord,l'accumulateur hydropneumatique éventuel ne devant compenser que lesdites phases courtes,et non une production intermittente.Par ailleurs les deux leviers en opposition s'équilibrent sur leur axe,d'où l'inutilité d'un contrepoids éventuel. L'avantage est de permettre un positionnement rapide pour une nouvelle trajectoire.En effet lorsque le cerf-volant a effectué son travail il est immédiatement prêt à engranger la trajectoire dans le sens opposé.Avant chaque changement de bord le cerf-volant poursuit légèrement sa trajectoire en formant un angle légèrement inférieur à 90° avant d'être repris par les éléments de contrôle du deuxième groupe.Lorsque les trajectoires sont relativement courtes la gestion du pilotage tendera à placer le cerf-volant à Thus the energy is globally and constantly transmitted to the lever and thus to the generator. The means of implementation are multiple, and are divided into three main embodiments with their variants. The first embodiment, highly preferred, is characterized by the addition of a second lever.At least one additional line connects said at least one kite to the second lever, allows the steering of said at least one kite alternately from one then from the other of the two levers, each change of edge determining the alternance.Ladite at least one additional line may be another relay line, or a relay segment, or another line individual, or another pair of individual lines depending on the type of installation (one or more kites with one or two lines). Under the action of the at least one kite the two levers aligned perform a movement of va -Only comes the movements in charge of the levers are generated: in this way the non-productive periods are limited to the phases of changes of edge, the possible hydropneumatic accumulator only having to compensate for said phases short, and not an intermittent production.By the two levers in opposition are balanced on their axis, hence the uselessness of a possible counterweight. The advantage is to allow a quick positioning for a new trajectoire.En effet when the kite has done its work it is immediately ready to grasp the trajectory in the opposite direction.Before each change of edge the kite pursues slightly its trajectory at an angle slightly less than 90 ° before being taken up by the control elements of the second group.When the trajectories are relatively short management of the steering will tend to place the kite to
équidistance angulaire des deux extrémités du levier dédoublé,le cerf-volant naviguant alors selon un angle (fonction de la longueur totale des lignes) légèrement inférieur à 90°. Le deuxième mode de réalisation est caractérisé par des moyens de replacement du levier.Les mouvements en alternance du levier comprennent les mouvements en charge outre les mouvements de replacement.Le dispositif selon l'invention comprend alors au moins un moyen de replacement du levier alors non en charge à 180° pour permettre audit au moins un cerf-volant de réitérer sa trajectoire dans le sens opposé. Le troisième mode de réalisation,plutôt destiné aux modèles réduits,est caractérisé par le replacement de ladite au moins une ligne à l'autre extrémité du levier double. angular equidistance of the two ends of the split lever, the kite then navigating at an angle (function of the total length of the lines) slightly less than 90 °. The second embodiment is characterized by means for replacing the lever. The alternating movements of the lever comprise the motions in charge in addition to the movements of replacement. The device according to the invention then comprises at least one lever replacement means then no load at 180 ° to allow said at least one kite to repeat its trajectory in the opposite direction. The third embodiment, rather intended for reduced models, is characterized by the replacement of said at least one line at the other end of the double lever.
Les caractéristiques de vol sont détaillées ci-après pour tout mode de réalisation. Alors que selon les dispositifs compris dans l'état de la technique la zone occupée (la plus productive) dans la fenêtre de vol délimite une figure close,de type cercle ou huit,du cerf-volant exécutée dans son intégralité,celle du dispositif selon l'invention par le délimite une trajectoire transversale linéaire (non circulaire avant ledemi-tour) formant un arc de cercle de grand rayon de courbure.Ladite trajectoire peut être horizontale,ou légèrement arquée vers le haut (axe oblique),ou en mouvement ascendant,selon les modes de réalisations de l'invention.Une telle trajectoire est la conséquence pratique forcée du positionnement sensiblement et constamment orthogonal de ladite au moins une ligne du ou des cerfs-volants durant une trajectoire tel que préconisé selon l'invention.Il en résulte un rendement optimal et sans heurts,ledit au moins un cerf-volant se déplaçant à une vitesse maximale,balayant une surface maximale,générant une puissance maximale. Lesdites trajectoires sont aisément superposables lors de la mise en oeuvre de plusieurs cerfs-volants sur un même levier,et permettent un balayage massif et complet de l'aire de vent occupée,ce sans occupation émiettée et inutile de l'espace considéré.Le ou les cerfs-volants volent constamment en position inclinée sur la corde,développant leur envergure sensiblement à la verticale,couvrant un maximum de surface.Parmi les forces parasitaires au moins les forces radiales sont ainsi éliminées. Le levier démultiplie la force tangentielle utile,et donc le couple délivré par le ou les cerfs-volants;sa longueur correspond au couple ajusté à la puissance maximale générée selon l'importance de la surface balayée.Ledit au moins un levier transmets l'énergie utile sur un parcours angulaire correspondant à la fenêtre de vol utile,et qui est de l'ordre de 90° et varie selon les performances des cerfs-volants.La longueur du levier induit également un relativement léger déplacement du ou des cerfs-volants nécessitant un treuillage cyclique de ladite au moins une ligne. The flight characteristics are detailed below for any embodiment. While according to the devices included in the state of the art the occupied zone (the most productive) in the flight window delimits a closed figure, of circle or eight type, of the kite executed in its entirety, that of the device according to the invention delimits a linear transverse trajectory (non-circular before the half-turn) forming a circular arc of large radius of curvature.Ladite trajectory may be horizontal, or slightly arched upwards (oblique axis), or in ascending motion According to the embodiments of the invention, such a trajectory is the forced practical consequence of the substantially and constantly orthogonal positioning of the at least one line of the kite (s) during a trajectory as recommended according to the invention. results in an optimal and smooth performance, said at least one kite moving at a maximum speed, sweeping a maximum area, generating maximum power. Said trajectories are easily superimposable during the implementation of several kites on the same lever, and allow a massive and complete sweeping of the occupied wind area, without crumbling and useless occupation of the space considered. kites fly constantly in inclined position on the rope, expanding their wingspan substantially vertically, covering a maximum of surface. Among the parasitic forces at least the radial forces are thus eliminated. The lever multiplies the tangential useful force, and therefore the torque delivered by the kite or kites, and its length corresponds to the torque adjusted to the maximum power generated according to the size of the swept surface.The at least one lever transmits the energy. useful on an angular course corresponding to the useful flight window, which is of the order of 90 ° and varies depending on the performance of kites.The length of the lever also induces a relatively slight displacement of the kite or kites requiring cyclic winching of said at least one line.
Les deux modes de réalisations comportent un axe de rotation vertical ou oblique,la rotation n'étant bien sûr que partielle,en va-et-vient comme précisé ci-avant. Both embodiments have a vertical or oblique axis of rotation, the rotation being of course only partial, back and forth as specified above.
Un axe vertical de rotation génère des trajectoires horizontales très avantageuses par leur superposabilité.Les seules forces parasitaires sont des forces axiales en fonction de l'angle d'inclinaison de la ligne.L'installation est simplifiée. Un axe oblique de rotation associé au dispositif selon l'invention comporte l'avantage de la prise en compte de l'inclinaison de la fenêtre de vol d'un cerf-volant,le problème L étant entièrement solutionné,les forces parasitaires radiales et axiales étant éliminées, ladite au moins une ligne étant perpendiculaire au levier mais également à l'axe de rotation.Les trajectoires sont arquées en fonction de l'angle d'inclinaison. Communément aux différents modes de réalisation selon les différents axes et avantageusement est mis en oeuvre un dispositif propre à l'invention et dit "bouquet de cerfs-volants".Le bouquet de cerfs-volants est un groupe de cerfs-volants dont les lignes individuelles convergent en un point central faisant intersection avec l'extrémité d'au moins une ligne relais,l'autre extrémité de ladite au moins une ligne relais étant fixée à son levier respectif,ladite au moins une ligne relais étant dédoublée selon le mode de réalisation préférentielles cerfs-volants et leurs trajectoires plates ou arquées sont sensiblement superposées.Les lignes individuelles de chacun des cerfs-volants sont de longueur égale ou un peu différente pour que la superposition couvre une dimension verticale accrue.Ainsi le bouquet de cerfs-volants se substitue à un seul cerf-volant qui serait trop grand pour être manoeuvrable.La ligne relais facilite les opérations cycliques d'enroulement et de déroulement au treuil.Eventuellement des treuils supplémentaires affectés aux lignes individuelles permettent de relayer l'enroulement et le déroulement et de rappeler,un à un si nécessaire,les cerfs-volants pour leur maintenance ou la mise en abris en cas de tempête.Par la couverture complète en largeur et en hauteur d'une surface balayée le bouquet de cerfs-volants permet d'envisager une production massive. A vertical axis of rotation generates very advantageous horizontal trajectories by their superimposability. The only parasitic forces are axial forces as a function of the angle of inclination of the line. The installation is simplified. An oblique axis of rotation associated with the device according to the invention has the advantage of taking into account the inclination of the flight window of a kite, the problem L being completely solved, the radial and axial parasitic forces being eliminated, said at least one line being perpendicular to the lever but also to the axis of rotation.The trajectories are arcuate depending on the angle of inclination. Commonly to the various embodiments according to the various axes and advantageously is implemented a device specific to the invention and said "bunch of kites". The bouquet of kites is a group of kites whose individual lines converge at a central point intersecting with the end of at least one relay line, the other end of said at least one relay line being attached to its respective lever, said at least one relay line being split according to the embodiment preferential kites and their flat or arcuate trajectories are substantially superimposed. The individual lines of each of the kites are of equal length or a little different so that the superposition covers an increased vertical dimension. Thus the kite bouquet replaces to a single kite that would be too big to be maneuverable.The relay line facilitates cyclic winding operations and The winches can be taken over by the winches. Additional winches assigned to the individual lines can be used to relay the winding and the unwinding and to call, one by one if necessary, the kites for their maintenance or the shelter in the event of a storm. the full coverage in width and height of a swept surface the kite bouquet allows to consider a massive production.
L'avantage considérable du dispositif du bouquet et de permettre d'investir une aire plus importante tant sur la verticale que l'horizontale.A l'inverse pour un train de cerfs-volants conventionnel (bien que pouvant être mis en oeuvre pour le dispositif selon l'invention) ceux du haut doivent parcourir beaucoup plus de distance que ceux du bas;en outre compte tenu de l'angle de vol moyen efficace d'un cerf-volant (autour de 30°) les unités doivent être distantes pour permettre d'éviter des effets de masquage du vent,ce qui induit une zone investie très importante.Le bouquet de cerfs-volants _ de préférence pilotés par un dispositif individuel en altitude a comme autre avantage de permettre l'exécution de demi-tours à chacun des cerfs-volants au lieu d'un demi-tour global comme ce serait le cas pour un seul plus grand cerf-volant d'une même envergure globale,de permettre des accélérations plus rapides d'où une vitesse moyenne et une production d'énergie plus élevées,de générer moins de surface globale,la corde de l'ensemble se réduisant à la corde de chacun des cerfs-volants.L'orientation moyenne de travail du générateur se situe selon un angle médian. Les cerfs-volants peuvent comporter des éléments pneumatiques gonflés avec un gaz plus léger que l'air (éventuellement l'hydrogène produit par électrolyse avec le dispositif selon l'invention et stocké) et leur permettant de demeurer en altitude.Sous la marque déposée "Tensairity" des éléments pneumatiques de grandes résistance et légèreté sont mis en oeuvre dans le domaine de l'architecture par Mauro Pedretti et la société Airlight,et décrits dans de nombreux brevets dont US2007094937 (A1).Rolf Luchsinger et son équipe de l'EMPA décrivent,dans les brevets WO2005021898 (Al) et WO2009065238 (A2) et les publications de l'EMPA,différentes applications dont la mise en oeuvre de cerfs-volants géants gonflables légers et résistants.Le ou les leviers peuvent également être constitués desdits éléments pneumatiques afin de permettre une limitation de la quantité de matériaux et de leur moment d'inertie. Un seul dispositif peut ne pas être suffisant pour couvrir en largeur une surface considérée et rentabiliser l'espace occupé.I1 est donc prévu l'installation d'une batterie de plusieurs dispositifs selon l'invention mis côte à côte,chacun balayant une section de la surface considérée alors fragmentée. Comme il faut également considérer les pertes de temps dues aux phases d'accélération et de rallentissement des cerfs-volants les batteries de dispositifs sont applicables plus spécialement pour des installations de grandes dimensions. The considerable advantage of the bouquet device and allow to invest a larger area both vertically and horizontally. Conversely for a conventional kite train (although it can be implemented for the device according to the invention) those at the top must travel much more distance than those at the bottom, in addition considering the effective mean flight angle of a kite (around 30 °) the units must be distant to allow to avoid effects of masking the wind, which induces a very important area invested. The bouquet of kites _ preferably driven by an individual device at altitude has another advantage to allow the execution of half-turns to each kites instead of a global half-turn as would be the case for a single larger kite of the same overall size, to allow faster acceleration, hence a medium speed and a production of higher energy, to generate less overall area, the rope of the whole being reduced to the rope of each kite.The average working direction of the generator is located at a median angle. The kites may comprise pneumatic elements inflated with a gas lighter than air (possibly hydrogen produced by electrolysis with the device according to the invention and stored) and allowing them to remain at altitude. Under the trademark " Tensairity "pneumatic elements of great strength and lightness are implemented in the field of architecture by Mauro Pedretti and the company Airlight, and described in many patents including US2007094937 (A1) .Rolf Luchsinger and his team EMPA describe, in WO2005021898 (A1) and WO2009065238 (A2) and EMPA publications, various applications including the implementation of light and strong inflatable giant kites.Le levers or levers can also be constituted of said pneumatic elements to allow a limitation of the quantity of materials and their moment of inertia. A single device may not be sufficient to cover in width a considered surface and make the space occupied profitable. It is therefore planned to install a battery of several devices according to the invention placed side by side, each sweeping a section of the considered surface then fragmented. As the time losses due to the acceleration and the winding up phases of the kites also have to be considered, the battery of devices is more particularly applicable for large installations.
La présente description de l'invention permet sa réalisation.Cependant des mises au point sont nécessaires afin d'adapter la fabrication et l'agencement des divers éléments,et compte tenu de l'entière nouveauté du domaine concerné.La mise en oeuvre de l'invention y compris pour les éléments non spécifiques requiert la contribution de spécialistes en éoliennes mais aussi en installations hydrauliques,en cerfs-volants,en générateurs,en automation,en architecture.Les dispositifs de pilotage en altitude sont en phase de commercialisation par la société Skysails sous la présidence de Stéphane Wrage pour le développement des cerfs-volants tractant des cargos.Les capteurs de données de vol miniaturisés sont en phase de commercialisation par la société Sequoia Automation sous la présidence de Massimo Ippolito auteur également du projet de carrousel dit "Kitegen". A l'aide de dessins sont décrits avec leurs variantes trois modes de réalisation du dispositif selon l'invention.Les dessins montrent schématiquement le dispositif selon l'invention dans son ensemble et dans ses éléments,ainsi que les principes de fonctionnement.La disposition des éléments tient compte de leur lisibillité.Les angles droits entre les lignes et leviers sont représentés sur les vues du dessus.Les figures 25 à 29 associent une vue du dessus du levier à une vue de face de la surface balayée. The present description of the invention allows its realization.However, adjustments are necessary in order to adapt the manufacture and arrangement of the various elements, and taking into account the novelty of the field concerned.The implementation of the invention including non-specific elements requires the contribution of specialists in wind turbines but also in hydraulic systems, kites, generators, automation, architecture.The altitude control devices are in the commercialization phase by the company Skysails under the chairmanship of Stéphane Wrage for the development of kites towing cargo ships. The miniaturized flight data sensors are in the marketing phase by the company Sequoia Automation under the presidency of Massimo Ippolito also author of the carousel project called "Kitegen ". Three embodiments of the device according to the invention are described with their variants. The drawings schematically show the device according to the invention as a whole and in its elements, as well as the principles of operation. The right angles between the lines and levers are shown in the views from above. Figures 25 to 29 combine a top view of the lever with a front view of the scanned surface.
La figure 1 montre une vue d'ensemble du dispositif selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention dans son ensemble. La figure 2 représente une vue d'ensemble de côté d'une variante dudit dispositif. La figure 3 représente une vue d'ensemble de côté d'une variante dudit dispositif. Figure 1 shows an overall view of the device according to the preferred embodiment of the invention as a whole. Figure 2 shows an overall side view of a variant of said device. Figure 3 shows an overall side view of a variant of said device.
La figure 4 représente une vue d'ensemble de côté d'une variante dudit dispositif. Les figures 5 et 6 représentent deux vues de dessus du dispositif représenté dans les figures précédentes à la différence de la multiplication de certains éléments,et montrent les deux phases de fonctionnement. La figure 7 représente une vue de dessus d'une batterie de cinq dispositifs selon 10 le mode de réalisation préférentiel de l'invention. La figure 8 représente une vue d'ensemble d'une variante du dispositif selon le troisième mode de réalisation de l'invention. Les figures 9 et 10 représentent deux vues d'ensemble de côté du deuxième mode de réalisation de l'invention. 15 Les figures 11 à 14 représentent quatre vues de dessus selon les quatre phases de fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 9 et 10. Les figures 15 à 19 représentent respectivement deux vues de face et de dos,une vue de côté,une vue du dessus,une autre vue de côté d'une deuxième variante du deuxième mode de réalisation de l'invention. 20 La figure 20 représente une transposition en hydrolienne du dispositif selon l'invention. Les figures 21 et 22 permettent de mettre en évidence une surface balayée plus importante des trajectoires transversales superposées que des figures circulaires,ce pour pour un espace occupé similaire. 25 La figure 23 représente une surface balayée par une batterie de deux dispositifs. La figure 24 représente sensiblement l'angle au sol de vol des cerfs-volants. Les figures 25 et 26 représentent les deux phases selon les trajectoires horizontales en va-et-vient des cerfs-volants pour le dispositif préférentiel représenté sur les figures 1 à 3,et aussi pour le dispositif selon les deux variantes du deuxième mode de réalisation 30 mais sans les phases de replacement du levier. Les figures 27 et 28 représentent les deux phases selon les trajectoires arquées vers le haut et en va-et-vient des cerfs-volants,et pour les dispositifs sur axe oblique de travail représentés d'une part sur la figure 4,d'autre part sur les figures 15 à 20, mais sans les phases de replacement et de retournement. 35 Les figures 29 à 31 représentent un élément du dispositif selon l'invention. FIG. 4 represents an overall side view of a variant of said device. Figures 5 and 6 show two top views of the device shown in the previous figures unlike the multiplication of certain elements, and show the two phases of operation. FIG. 7 represents a view from above of a battery of five devices according to the preferred embodiment of the invention. FIG. 8 represents an overall view of a variant of the device according to the third embodiment of the invention. Figures 9 and 10 show two side views of the second embodiment of the invention. FIGS. 11 to 14 show four views from above according to the four operating phases of the device represented in FIGS. 9 and 10. FIGS. 15 to 19 respectively represent two front and back views, a side view, a view of above, another side view of a second variant of the second embodiment of the invention. FIG. 20 represents a tetragonal transposition of the device according to the invention. Figures 21 and 22 show a larger swept surface superimposed transverse trajectories than circular figures, this for a similar occupied space. Figure 23 shows a battery-swept surface of two devices. Figure 24 substantially represents the ground angle of flying kites. FIGS. 25 and 26 show the two phases according to the horizontal trajectories of the kites for the preferred device represented in FIGS. 1 to 3, and also for the device according to the two variants of the second embodiment. but without the phases of replacement of the lever. FIGS. 27 and 28 show the two phases according to the upward and reciprocating trajectories of the kites, and for the devices on the oblique working axis represented on the one hand in FIG. 4, on the other hand part in Figures 15 to 20, but without the replacement and rollover phases. Figures 29 to 31 show an element of the device according to the invention.
Description du premier mode de réalisation,préférentiel,et de sa variante principale. Les deux leviers (3a et 3b) sont alignés symétriquement de part et d'autre de leur axe de rotation (12) commun qui peut être rehaussé,et portent respectivement chacune des deux lignes relais (2a,2b) desquelles partent du point de convergence (39) les lignes (48) individuelles de chacun des cerfs-volants (1) du bouquet (8). Comme le montrent les figures 29 à 31 les cerfs-volants (1) peuvent comporter au niveau de leurs cordes respectives des éléments de liaison (49) tels que des douilles permettant au bouquet (8) de cerfs-volants (1) de former une chaîne,ce afin d'éviter l'emmêlement des cerfs-volants lorsqu'une absence de vent est annoncée,autant lorsque la chaîne de cerfs-volants est maintenue en altitude (les cerfs-volants étant gonflés à l'hélium) que lorsqu'elle est constituée horizontalement après le rappel par les treuils (18) (des treuils supplémentaires par ligne individuelle (48) n'étant alors pas nécessaires) des cerfs-volants alors plaqués sur la longueur du levier (3a,3b) devenant un support,comme montré sur la figure 31.Les cerfs-volants enchaînés en altitude (les cordes horizontales et l'envergure déployée à la verticale),sont en position de vol et sont prêts à repartir.La position de vol est obtenue et conservée par dosage échelonné du gaz introduit dans les membranes,les cerfs-volants du haut en contenant davantage. Les trajectoires,sur une dimension angulaire de l'ordre de 90° dans la meilleure zone de la fenêtre de vol,des cerfs-volants sont accomplies dans les deux sens en alternance, avec un demi-tour au bout de chaque trajectoire.Chaque trajectoire correspond donc à un mouvement angulaire rotatif en va-et-vient de l'ordre de 90° des deux leviers (3a,3b) autour de leur axe (12).Les deux phases de fonctionnement en vue du dessus montrées sur les figures 5 et 6 mettent en évidence la tension de l'une en angle droit des deux lignes. Chacun des deux leviers (3a,3b) comporte un treuil (18).Un treuil (18) enroule et l'autre treuil (18) déroule simultanément et en alternance la longueur de ligne(s) (2a,2b ou/et 40 ou 48 ou 48') nécessaire pour permettre alternativement la mise en traction desdits au moins un cerf-volant (1) ou bouquet (8) de cerfs-volants (1). Le mouvement rotatif dudit au moins un levier (3a ou/et 3b) est transformé en mouvement(s) rectiligne(s) par au moins un ensemble de liaison comprenant levier (3)- point de liaison-(20)-bielle (11)-piston (4) du vérin (4 et 5) et un stabilisateur (36),de préférence deux ensembles de liaison symétriques _ comme montrés sur la figure 7 _ ,le deuxième ensemble comprenant son point de liaison (20') en lieu et place du stabilisateur (36);ou par une liaison de type pignon-crémaillère,moins avantageuse. Le dispositif de conversion d'énergie et de stockage temporaire comprend un ensemble d'au moins une paire de vérins (4 et 5) _ figures 1 à 4 ou de batteries _ figures 5 et 6 _ de vérins (4 et 5) simple ou double effet montés tige contre tige (les éventuelles inégalités des forces de traction et de pression étant compensées entre deux vérins), Description of the first preferred embodiment and its main variant The two levers (3a and 3b) are aligned symmetrically on either side of their common axis of rotation (12) which can be raised, and respectively carry each of the two relay lines (2a, 2b) which start from the convergence point. (39) the individual lines (48) of each of the kites (1) of the bouquet (8). As shown in FIGS. 29 to 31, the kites (1) may comprise at their respective ropes connecting elements (49) such as sockets enabling the bouquet (8) of kites (1) to form a chain to prevent the kites from being entangled when a windlessness is announced, both when the kite chain is maintained at altitude (the kites being inflated with helium) it is constituted horizontally after the return by the winches (18) (additional winches per individual line (48) are then not necessary) kites then pressed along the length of the lever (3a, 3b) becoming a support, as shown in Figure 31.The kites chained in altitude (the horizontal ropes and the scale deployed vertically), are in flight position and are ready to leave. The flight position is obtained and maintained by staggered dosage. gas introduced into me mbranes, the top kites containing more. The trajectories, on an angular dimension of the order of 90 ° in the best area of the flight window, kites are performed in both directions alternately, with a half-turn at the end of each trajectory.Each trajectory corresponds to a rotary angular movement back and forth of the order of 90 ° of the two levers (3a, 3b) about their axis (12) .The two operating phases in top view shown in Figures 5 and 6 highlight the voltage of one at right angles to the two lines. Each of the two levers (3a, 3b) comprises a winch (18) .A winch (18) is wound and the other winch (18) simultaneously and alternately runs the line length (s) (2a, 2b or / and 40 or 48 or 48 ') necessary to alternatively allow the setting of said at least one kite (1) or bouquet (8) of kites (1). The rotary movement of said at least one lever (3a or / and 3b) is converted into rectilinear motion (s) by at least one linkage assembly comprising lever (3) - connection point (20) -bielle (11). ) -piston (4) of the cylinder (4 and 5) and a stabilizer (36), preferably two symmetrical connecting assemblies _ as shown in Figure 7 _, the second set comprising its connection point (20 ') in place and instead of the stabilizer (36), or by a less desirable rack-and-pinion connection. The energy conversion and temporary storage device comprises an assembly of at least one pair of cylinders (4 and 5) - FIGS. 1 to 4 or batteries - FIGS. 5 and 6 - of cylinders (4 and 5), single or double-acting mounted rod against rod (the possible inequalities of the tensile and pressure forces being compensated between two jacks),
alimentant au moins un moteur hydraulique (9) entraînant au moins un générateur (10) via au moins un accumulateur (ou batterie) hydropneumatique (7).Un circuit (6) permet la production en cycle fermé,le fluide étant acheminé vers un réservoir (15) basse pression pour à nouveau recharger lesdits vérins (4 et 5).Un chariot (37) surmonté d'une rehausse (46) (permettant de surélever la bielle (1l) pour assurer le passage des leviers (3a,3b) au-dessus de l'installation) articulée (33) à la bielle (11) est intercalé entre les tiges de ladite au moins une paire de vérins (4 et 5):sous l'effet des trajectoires en va-et-vient des cerfs-volants (1) le chariot (37) se déplace sur un rail (38) ou une glissière (38) et enfonce en alternance au moins un piston (4) pendant que la tige de l'au moins un autre piston (4) remonte vers l'extérieur.L'appui au sol du chariot (37) permet une meilleur transmision des efforts aux pistons (4).Eventuellement le chariot (37) comprend des fixations (16) aux tiges des pistons (4). Un support pivotant (35) facilite la rotation de l'axe (12). Au total l'énergie produite est ainsi convertie en énergie constante et lissée plus apte à 15 une transmission au réseau électrique ou à une production de stocks énergétiques de toutes natures. Un avantage particulier au présent mode de réalisation est la possibilité de désaxer au montage le ou les vérins (4 et 5) par rapport au point représenté par l'axe (12),de façon à ce que la bielle (11) se situe et opère sensiblement dans l'axe des vérins (4 et 5).De la 20 sorte sont réduites les forces radiales agissant sur les pistons (4) dans leurs mouvements rectilignes lesquels sont optimisés,les déplacements angulaires du levier étant effectués sur un seul côté,comme le montrent les figures 5 et 6. L'installation hydraulique intermédiaire est avantageuse car la rotation des générateurs ne dépend pas directement de la vitesse angulaire,faible,du levier:aussi peuvent être mis 25 en oeuvre des générateurs standards tournant à 1500 ou 3000 tours par minute.Des installations multiples,montrées sur les figures 5,6,7 sont alors possibles pour un seul axe (12) de rotation des deux leviers (3a,3b),ce qui permet à puissance et occupation au sol égales d'employer des générateurs (10) plus petits,de taille existante. La figure 7 représente une batterie de cinq dispositifs lesquels sont alignés face à leurs 30 surfaces balayées respectives couvrant environ 18° sur l'ensemble de la fenêtre de vol de 90°.Les dispositifs sont donc également décalés de 18° simplement par la rotation de leurs plateaux pivotants (23) respectifs. La figure 23 montre deux demi-trajectoires (60/2) balayées par les bouquets (8) de cerfs-volants (1) d'une batterie de deux dispositifs d'axe (12) vertical. 35 La figure 20 montre le dispositif selon l'invention transposé en hydrolienne reposant alors sur un bâteau ou sur un flotteur (31) amarré (32),les lignes (48a et 48b ou 2a et 2b) étant dirigées vers le bas.Les avantages sont un maintien hors de l'eau d'une grande part supplying at least one hydraulic motor (9) driving at least one generator (10) via at least one hydropneumatic accumulator (or battery) (7). A circuit (6) allows the production in a closed cycle, the fluid being conveyed to a reservoir (15) low pressure to reload said cylinders (4 and 5) .A trolley (37) surmounted by a riser (46) (for raising the rod (1l) to ensure the passage of the levers (3a, 3b) above the installation) hinged (33) to the rod (11) is interposed between the rods of said at least one pair of jacks (4 and 5): under the effect of the trajectories back and forth of kites (1) the carriage (37) moves on a rail (38) or slide (38) and alternately presses at least one piston (4) while the rod of the at least one other piston (4) ) back to the outside. The support on the ground of the carriage (37) allows a better transmission of forces to the pistons (4). Possibly the carriage (37) comprises fixatio ns (16) to the piston rods (4). A pivoting support (35) facilitates rotation of the shaft (12). In total, the energy produced is thus converted into constant and smoothed energy more suitable for transmission to the electricity grid or for producing energy stocks of all types. A particular advantage of the present embodiment is the possibility of offsetting the mounting or cylinders (4 and 5) relative to the point represented by the axis (12), so that the rod (11) is located and operates substantially in the axis of the cylinders (4 and 5). In this way, the radial forces acting on the pistons (4) are reduced in their rectilinear movements which are optimized, the angular displacements of the lever being effected on one side only, as shown in FIGS. 5 and 6. The intermediate hydraulic installation is advantageous because the rotation of the generators does not depend directly on the low angular speed of the lever: also standard generators turning at 1500 or 3000 can be used. Multiple installations, shown in FIGS. 5, 6, 7 are then possible for a single axis (12) of rotation of the two levers (3a, 3b), which allows equal power and ground occupation of to employ smaller generators (10) of existing size. FIG. 7 shows a battery of five devices which are aligned with their respective scanned surfaces covering about 18 ° over the entire flight window by 90 °. The devices are thus also shifted by 18 ° simply by the rotation of their respective pivot plates (23). FIG. 23 shows two half-paths (60/2) scanned by kites (8) of kites (1) of a battery of two vertical axis devices (12). FIG. 20 shows the device according to the invention transposed into a tidal turbine then resting on a boat or on a float (31) moored (32), the lines (48a and 48b or 2a and 2b) being directed downwards. are a hold out of the water much of
du dispositif et notamment du générateur. Quelques ordres de grandeurs sont indiqués pour une vitesse du vent de 12 mis,de vol de 75 m/s,un coefficient de portance de 10 fois le coefficient de traînée.Une éolienne classique sur mât de 50 mètres avec un rotor de 40 mètres de diamètre couvrant 1250 m2 peut être remplacée par le dispositif selon l'invention comprenant alors un bouquet (8) de cerfs-volants (1) de 1,9 m de corde couvrant 20 m en hauteur et tractant en alternance les deux leviers (3a,3b) de 9 mètres de rayon (18 mètres de diamètre total) au bout de lignes relais (2a,2b) et individuelles (48) de 100 m de longueur totale.La puissance peut être doublée avec la mise en oeuvre d'un bouquet (8) de cerfs-volants (1) développant 40 m, ce sans modifier la longueur des leviers (3a,3b). Une batterie de cinq dispositifs comprenant chacun un bouquet (8) de 20 cerfs-volants (1) de 500 m2 chacun tractant au bout de lignes (2a,2b et 48) de 2500 mètres en alternance les deux leviers (3a,3b) de 230 mètres de rayon (un rayon de 100 m peut être aussi envisagé selon les caractéristiques des cerfs-volants),avec une couverture verticale de 1000 mètres,pourra développer près de 1 GW pour une surface au sol minime de 1 km2 (1500 m de rayon et 7 km2 au sol pour le carrousel cité de 1 GW marquant pourtant un progrès théorique dans ce domaine) et une occupation aérienne de 15 km3 en prenant en compte la rose des vents.Une trajectoire aller ou retour de 3925 m représente un arc de cercle de 90° environ;chacun des dispositifs parcourt 3925/5 = 785 m en couvrant 500 m,ce en 10 secondes environ.Le déplacement angulaire de chacune des paires de leviers (3a,3b) est donc ramené de 90° à 18°.La surface balayée globale est de 2500 000 m2.Le couple global est environ de 150 000 000 Nm,la vitesse de rotation est de 0,03 radian/seconde.Le débit total de fluide hydraulique est de l'ordre de 100 mètres cubes/seconde.Cinq vérins (4 et 5) double effet de 1,6 m de diamètre et de 3 m de course sont installés de part et d'autre du chariot (37) pour chacun des dispositifs. La poussée totale des vérins est de 3500 000 KN.Le point de liaison (20) de la bielle (11) se situe à environ 2 m de l'axe (12).Chacun des dispositifs a sa propre puissance selon la zone exploitée dans la fenêtre de vol. Selon une variante représentée sur la figure 3 la ligne supplémentaire est un segment relais (40) plus court partant d'un levier (3a) et se raccordant à la ligne relais (2) initiale commandée par le levier opposé (3b),ce afin d'économiser sur la longueur totale des lignes. Selon la variante représentée sur la figure 4 l'axe de rotation (12) du levier double (3a,3b) est oblique,l'ensemble de l'installation étant positionné en conséquence.Des vérins (41) disposés sur le pourtour d'un deuxième plateau (42) pivotant permettent de moduler l'angle d'inclinaison du plateau (23) portant l'installation,ce quelque soit l'orientation selon le vent. of the device and in particular of the generator. Some orders of magnitude are indicated for a wind speed of 12 m, a flight of 75 m / s, a coefficient of lift of 10 times the drag coefficient. A conventional wind turbine on a mast of 50 meters with a rotor of 40 meters diameter covering 1250 m2 can be replaced by the device according to the invention then comprising a bouquet (8) of kites (1) of 1.9 m of rope covering 20 m in height and pulling alternately the two levers (3a, 3b) of 9 meters radius (18 meters in total diameter) at the end of relay lines (2a, 2b) and individual lines (48) of 100 m total length.The power can be doubled with the implementation of a bouquet (8) kites (1) developing 40 m, without changing the length of the levers (3a, 3b). A battery of five devices each comprising a bouquet (8) of 20 kites (1) of 500 m2 each towing at the end of lines (2a, 2b and 48) of 2500 meters alternately the two levers (3a, 3b) of 230 meters radius (a radius of 100 m can also be considered according to the characteristics of the kites), with a vertical coverage of 1000 meters, can develop nearly 1 GW for a minimal surface area of 1 km2 (1500 m of radius and 7 km2 on the ground for the carousel city of 1 GW marking a theoretical progress in this area) and an air occupation of 15 km3 taking into account the wind rose. A path back or forth of 3925 m represents an arc of circle of about 90 °, each device travels 3925/5 = 785 m covering 500 m, in about 10 seconds.Le angular displacement of each pair of levers (3a, 3b) is reduced from 90 ° to 18 ° .The overall swept area is 2500 000 m2.The overall torque is around 150 000 000 Nm, the rotational speed is 0.03 radian / second.The total flow of hydraulic fluid is of the order of 100 cubic meters / second.Five cylinders (4 and 5) double effect of 1.6 m of diameter and 3 m stroke are installed on both sides of the carriage (37) for each of the devices. The total thrust of the cylinders is 3500 000 KN.The connecting point (20) of the rod (11) is located about 2 m from the axis (12). Each of the devices has its own power depending on the area operated in the flight window. According to a variant shown in FIG. 3, the additional line is a shorter relay segment (40) starting from a lever (3a) and connecting to the initial relay line (2) controlled by the opposite lever (3b), in order to to save on the total length of the lines. According to the variant shown in Figure 4 the axis of rotation (12) of the double lever (3a, 3b) is oblique, the assembly of the installation being positioned accordingly.Jacks (41) arranged on the periphery of a second pivoting plate (42) makes it possible to modulate the angle of inclination of the plate (23) carrying the installation, whatever the orientation depending on the wind.
Le dispositif selon l'invention manoeuvré par son utilisateur peut être réalisé selon le troisième mode de réalisation représenté sur la figure 8 et peut comprendre un taquet coinceur (44) permettant le pilotage différentiel à l'aide d'un cordon (50) joignant la paire de lignes (48') par dessous et faisant office de poignée.Le pilotage consiste alors à border ou choquer l'une ou les deux lignes.Les lignes sont installées dans un chariot (43) motorisé ou poussé et qui les déplace d'une extrémité à l'autre du levier double (3a,3b) en coulissant dans une glissière (47) fixée audit levier.Alternativement au système de mise en oeuvre du chariot (43) le dispositif selon l'invention manoeuvré par son utilisateur peut bien entendu être réalisé selon le premier mode de réalisation et alors comprendre un dédoublement de la paire de lignes (48'),du taquet (44),du cordon (50).Un socle (45) peut être relié à un siège (non représenté) de l'utilisateur dont le poids stabilise l'ensemble. Selon une variante du deuxième mode de réalisation représentée sur les figures 9 à 14,1'un des moyens de replacement du levier (3a) simple est constitué par l'installation hydraulique elle-même outre le système bielle (11)-levier (3a).Le dispositif de conversion d'énergie et de stockage temporaire comprend une seule installation hydraulique ou batterie d'installations hydrauliques en opposition avec le ou les générateurs (10) respectifs.Les figures 11 à 14 montrent les quatres phases de fonctionnement:rotation en charge sur 90°,retour en arrière de 180° du levier (3a) alors sans charge,poursuite du mouvement avec alors rotation en charge de 90° alors en mouvement contraire,retour en arrière de 180° du levier (3a).Lors du mouvement du levier (3a) en charge le piston (4) comprime le cylindre (5) du vérin simple effet,puis ledit piston (4) est renvoyé par le ressort de rappel (non représenté) entraînant le levier à 180° en arrière.Ainsi l'accumulateur hydropneumatique (7) ne compense que les phases de replacement du levier (3a).Comme la course de la bielle (11) est plus importante,il convient de sectionner la tige de l'axe (12) et d'adjoindre des segments (34) allant se fixer au point de liaison (20) bielle (11)-levier (3a). Les trajectoires des cerfs-volants sont également accomplies dans les deux sens en altemance,avec un demi-tour au bout de chaque trajectoire,tout comme pour le premier premier mode de réalisation et la variante suivante. The device according to the invention operated by its user can be made according to the third embodiment shown in FIG. 8 and can comprise a cleat (44) allowing the differential steering with the help of a cord (50) joining the pair of lines (48 ') from below and acting as a handle.The control then consists of tipping or shocking one or both lines.Les lines are installed in a carriage (43) motorized or pushed and moving them from one end to the other of the double lever (3a, 3b) sliding in a slideway (47) fixed to said lever.Alternatively to the implementation system of the carriage (43) the device according to the invention manipulated by its user may well understood to be realized according to the first embodiment and then to include a doubling of the pair of lines (48 '), the cleat (44), the cord (50). A base (45) can be connected to a seat (not shown ) of the user whose weight stabilizes the whole. According to a variant of the second embodiment shown in FIGS. 9 to 14, one of the means for replacing the simple lever (3a) is constituted by the hydraulic installation itself in addition to the connecting rod (11) -levier system (3a). The energy conversion and temporary storage device comprises a single hydraulic installation or battery of hydraulic installations in opposition with the respective generator or generators (10). FIGS. 11 to 14 show the four operating phases: rotation in load on 90 °, back 180 ° of the lever (3a) then without load, continued movement with then 90 ° load rotation while in reverse movement, 180 ° backward movement of the lever (3a). movement of the lever (3a) in charge of the piston (4) compresses the cylinder (5) of the single-acting cylinder, then said piston (4) is returned by the return spring (not shown) driving the lever 180 ° back. Thus the hydropneuma accumulator tick (7) only compensates for the repositioning phases of the lever (3a). As the travel of the connecting rod (11) is greater, it is necessary to cut the shaft of the shaft (12) and to add segments ( 34) being fixed at the point of connection (20) connecting rod (11) -levier (3a). The trajectories of the kites are also performed in both directions alternately, with a half-turn at the end of each trajectory, as for the first first embodiment and the following variant.
Selon une autre variante du deuxième mode de réalisation représentée sur les figures 15 à 19,avec un axe oblique de travail,l'inclinaison de l'axe oblique de travail est fonction de la trajectoire retenue des cerfs-volants dans leur fenêtre de vol.Le générateur (10) avec éventuellement son multiplicateur,les supercondensateurs,sont installés dans une capsule (30) étanche avec le levier (3a) qui émerge,ladite capsule (30) étant équipée de part et d'autre de deux paliers (21) fixés aux deux bras (22) de la monture de type azimutal laquelle constitue un moyen de replacement du levier (3a).Le replacement cyclique du levier (3a),autour de l'axe de travail oblique,est également According to another variant of the second embodiment shown in Figures 15 to 19, with an oblique working axis, the inclination of the oblique working axis is a function of the trajectory retained kites in their flight window. The generator (10) possibly with its multiplier, the supercapacitors, are installed in a capsule (30) sealed with the lever (3a) which emerges, said capsule (30) being equipped on either side of two bearings (21) attached to the two arms (22) of the azimuth type mount which constitutes a means for replacing the lever (3a) .The cyclic replacement of the lever (3a), around the oblique working axis, is also
effectué selon une dimension angulaire de 180°,mais selon la combinaison d'un retournement de180° sur un plan vertical et d'un déplacement angulaire latéral du plateau pivotant (23) de 90° au lieu de 180°.Le débrayage du levier est réalisé par la poursuite de la rotation du rotor hors charge électrique,sous l'effet de l'inertie:un convertisseur permet l'abaissement ou l'annulation cyclique du couple de la charge électrique opposée au rotor du générateur (10).La rotation est générée dans un seul sens,ce qui permet la mise en oeuvre d'un seul générateur,avec l'avantage d'un seul dispositif de stockage nettement réduit car ne devant combler que les phases de replacement du levier (3a).Les supercondensateurs constituant le dispositif de stockage temporaire sont disposés vers le moyeu (14) du levier (3a),soit sensiblement au milieu,afin de limiter le moment d'inertie. Les bras (22) de la monture sont assez hauts pour l'assurance d'une garde au sol suffisante lorsque le levier est en position basse par rapport à l'axe oblique de travail.Les phases de retournement alternent avec les phases d'immobilité du levier.L'accélération angulaire rapide de la capsule (suivie du freinage) autour de l'axe horizontal génère une dépense d'énergie importante.C'est pourquoi il est prévu un dispositif associant un accumulateur d'énergie à un propulseur angulaire motorisé,et consistant en deux butoirs hydrauliques (28) comprenant chacun un vérin de préférence courbe et alors de même rayon de courbure que la trajectoire périphérique circulaire qu'accomplit la capsule (30) lors de son retournement cyclique,et comprenant également une pompe (en tant que propulseur angulaire) et un accumulateur hydrauliques.Les deux butoirs hydrauliques (28) réceptionnent chaque retournement _ figure 19 _ et sont installés en superposition dans un solide bâti (29) fixé au plateau tournant (23) de la monture azimutale.L'emplacement de chacun des deux butoirs hydrauliques (28) déterminent l'angle de travail moyen,ainsi que l'amplitude des retournements de la capsule (30) équipée (Lors des retournements les leviers (10) passent par le dessus puis par le dessous,d'où une hauteur des bras (22) adaptée).Les deux butoirs (28) sont attaquées en alternance par les deux percuteurs (24) correspondants fixés aux supports (25) disposés de part et d'autre de la capsule (30). Chacun des supports (25) disposés de part et d'autre de ladite capsule (30) soutient une butée (26) retenue cycliquement par l'un des deux coinceurs (27) amovibles installés de part et d'autre du bâti (29).Les coinceurs (27) bloquent cycliquement ladite capsule (30). D'autres butoirs hydrauliques (non représentés) de même récupèrent l'énergie lors des déplacements angulaires du plateau pivotant (23). La récupération d'énergie par les butoirs hydrauliques peut dépasser 80%.Pour exemple un générateur de 5 MW pesant 60 000 kg,avec un moment d'inertie de 200 000 kg/m2 auquel s'ajoute 100 000 kg/m2 pour les leviers,nécessite environ 900 000 J par retournement (sur environ 3 radians) toutes les 5 secondes pendant lesquelles le générateur a produit de 500 000 à 25 000 000 J.Sur les 900 000 J, 720 000 J sont performed according to an angular dimension of 180 °, but according to the combination of a reversal of 180 ° on a vertical plane and a lateral angular displacement of the pivoting plate (23) of 90 ° instead of 180 ° .The release of the lever is achieved by the further rotation of the rotor without electric charge, under the effect of inertia: a converter allows the lowering or the cyclic cancellation of the torque of the electric charge opposite to the rotor of the generator (10) .The rotation is generated in a single direction, which allows the implementation of a single generator, with the advantage of a single storage device significantly reduced because only having to fill the phases of replacement of the lever (3a). Supercapacitors constituting the temporary storage device are arranged towards the hub (14) of the lever (3a), substantially in the middle, in order to limit the moment of inertia. The arms (22) of the frame are high enough to ensure sufficient ground clearance when the lever is in the lower position relative to the oblique working axis.The reversal phases alternate with the phases of immobility The rapid angular acceleration of the capsule (followed by braking) around the horizontal axis generates a significant energy expenditure. This is why a device is provided associating an energy accumulator with a motorized angular thruster. , and consisting of two hydraulic stops (28) each comprising a cylinder preferably curved and then of the same radius of curvature as the circular peripheral path that the capsule (30) performs during its cyclical reversal, and also comprising a pump (in as an angular thruster) and a hydraulic accumulator.The two hydraulic stops (28) receive each reversal _ figure 19 _ and are installed in superposition in a solid frame (29) fix to the turntable (23) of the azimuthal mount.The location of each of the two hydraulic stops (28) determine the average working angle, as well as the amplitude of the overturning of the equipped capsule (30) (During reversals the levers (10) pass through the top and then from below, hence a height of the arms (22) adapted) .The two stops (28) are alternately attacked by the two corresponding strikers (24) attached to the supports (25). ) arranged on either side of the capsule (30). Each of the supports (25) disposed on either side of said capsule (30) supports an abutment (26) cyclically retained by one of the two detachable wedges (27) installed on either side of the frame (29). The jammers (27) cyclically block said capsule (30). Other hydraulic stops (not shown) likewise recover energy during angular displacements of the pivoting plate (23). The recovery of energy by the hydraulic bumpers can exceed 80%. For example a generator of 5 MW weighing 60 000 kg, with a moment of inertia of 200 000 kg / m2 plus 100 000 kg / m2 for the levers , requires about 900,000 J per flip (about 3 radians) every 5 seconds during which the generator produced from 500,000 to 25,000,000 J.On the 900,000 J, 720,000 J are
récupérés;la consommation effective est de 180 000 J. Les figures 25 et 26,ainsi que 27 et 28 mettent en évidence l'adéquation entre l'espace investi et la surface balayée par les bouquets (8) de cerfs-volants (1) selon des trajectoires superposées plates (60) correspondant à un dispositif d'axe (12) vertical,ou selon des trajectoires superposées légèrement arquées (70) correspondant à un dispositif d'axe (12) oblique. De même,comme le montrent les figures 21 et 22,pour un même espace investi,la surface balayée est bien supérieure pour une superposition de trajectoires transversales que pour une figure circulaire. the actual consumption is 180 000 J. Figures 25 and 26, as well as 27 and 28 highlight the adequacy between the space invested and the area swept by bouquets (8) of kites (1) in flat superposed trajectories (60) corresponding to a vertical axis device (12), or in superimposed slightly arcuate trajectories (70) corresponding to an oblique axis device (12). Similarly, as shown in Figures 21 and 22, for the same space invested, the scanned surface is much greater for a superposition of transverse trajectories than for a circular figure.
Les applications industrielles du dispositif selon l'invention entrent dans le domaine des énergies renouvelables pour la production d'électricité destinée au réseau ou à l'alimentation de secteurs isolés,pour la production d'hydrogène par électrolyse,pour constituer et stocker de l'énergie sous différentes formes par exemple des hydrures d'hydrogène ou de l'air comprimé,et aussi entrent dans le domaine du modélisme de sensibilisation pour les petites unités. The industrial applications of the device according to the invention are in the field of renewable energies for the production of electricity intended for the network or for the supply of isolated sectors, for the production of hydrogen by electrolysis, for forming and storing electricity. energy in different forms for example hydrides of hydrogen or compressed air, and also enter the field of model-making awareness for small units.
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FR0904001A FR2949248A1 (en) | 2009-08-18 | 2009-08-18 | Device for converting e.g. wind energy into mechanical energy for e.g. producing hydrogen, has positioning unit recovering positioning of line just after half turn in order to permit optimal exploitation of tangential force given to lever |
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