FR3037621A1

FR3037621A1 - Dispositif capteur, avantageusement du genre eolienne ou hydrolienne, pour capter l'energie cinetique d'un flux de fluide

Info

Publication number: FR3037621A1
Application number: FR1555636A
Authority: FR
Inventors: Manuel Villeneuve
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2016-12-23
Anticipated expiration: 2035-06-19
Also published as: FR3037621B1

Abstract

L'invention concerne un dispositif capteur (1), avantageusement du genre éolienne, pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide. Le dispositif capteur (1) comprend au moins une surface portante (5) assemblée avec une base (3) par le biais de moyens de liaison pivot (10) définissant un axe de rotation horizontal primaire (10'). Ce dispositif capteur (1) comporte des moyens pour générer une rotation oscillante de ladite au moins une surface portante (5) soumise audit flux de fluide, autour dudit axe de rotation horizontal primaire (10') ; ladite rotation oscillante définit des angles de battement (T) formant un secteur de rotation oscillante (S) s'étendant, d'une part, au-dessus d'un plan horizontal (H) passant par ledit axe de rotation horizontal primaire (10') et, d'autre part, de part et d'autre d'un axe vertical (V) passant par ledit axe de rotation horizontal primaire (10').

Description

1 DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne, de manière générale, le domaine des dispositifs capteurs qui sont conçus pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide. Elle concerne plus particulièrement les dispositifs capteurs du genre éoliennes ou hydroliennes. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les énergies renouvelables sont des sources d'énergies dont la quantité disponible est très importante par rapport aux besoins de l'humanité. Il est notamment possible de capter l'énergie cinétique de certains flux naturels de fluides, par exemple le vent ou les courants d'eau. Pour cela, classiquement, il est mis en oeuvre des dispositifs comprenant au moins une surface portante, formant rotor, destinée à être entraînée en rotation par l'énergie cinétique de ce flux de fluide. Le pivotement de la surface portante permet la production d'une énergie mécanique qui peut alors être utilisée par des moyens mécaniques associés, par exemple une pompe, un générateur électrique, un générateur pneumatique.

Toutefois, les dispositifs capteurs actuels présentent quelques inconvénients qui nuisent à une utilisation à grande échelle. En effet, dans le cas d'une éolienne à axe de rotation horizontal, la puissance théorique captable par les surfaces portantes augmente avec le cube de la vitesse du vent. En accroissant le diamètre des surfaces portantes, on augmente ainsi logiquement leur puissance théorique. Mais ce dimensionnement nécessite la mise en hauteur des surfaces portantes par le biais de pylônes relativement hauts (plusieurs dizaines de mètres de hauteur), de sorte à autoriser le mouvement de révolution des surfaces portantes autour de leur axe de rotation. De plus, une conception des surfaces portantes (vrillage et calage) sur la base d'estimations erronées de conditions de vent pourrait rendre le rotor inadapté aux conditions réelles de vent. En outre, les conditions d'implantation des éoliennes actuelles sont très strictes : les sites doivent en effet présenter un sol avec une rugosité (paramètre caractérisant la surface d'un sol et dépendant de la hauteur, de la forme et de la 3037621 2 distribution spatiale des obstacles) la plus faible possible pour ne pas dégrader les performances et, surtout, ne pas provoquer un vieillissement prématuré ou des dommages. Compte-tenu de ce qui précède, il existe un besoin de dispositifs 5 capteurs permettant : - une augmentation du rayon des surfaces portantes, sans nécessiter d'augmenter la hauteur du pylône porteur, - une diminution, voire une suppression, de la sensibilité à la rugosité du sol, de manière à éviter toute restriction pour l'implantation du dispositif capteur, et 10 éventuellement - une géométrie des surfaces portantes adaptable aux conditions réelles du flux de fluide (notamment le vent). OBJET DE L'INVENTION 15 Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un dispositif capteur, avantageusement du genre éolienne ou hydrolienne, pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide. Ce dispositif capteur comprend : - un piètement, destiné à être solidarisé avec une surface de réception, 20 - une base, assemblée avec ledit piètement par le biais de moyens de liaison pivot définissant un axe de rotation vertical pour ladite base, - au moins une surface portante dont une extrémité est terminée par un pied qui est assemblé avec ladite base par le biais de moyens de liaison pivot définissant un axe de rotation horizontal primaire, pour autoriser une rotation de 25 ladite au moins une surface portante soumise audit flux de fluide, et - des moyens mécaniques adaptés à utiliser une énergie mécanique générée par ladite rotation de ladite au moins une surface portante autour dudit axe de rotation horizontal primaire, et conformément à l'invention, ledit dispositif capteur comporte des 30 moyens pour générer une rotation oscillante de ladite au moins une surface portante soumise audit flux de fluide autour dudit axe de rotation horizontal primaire, ladite rotation oscillante définissant des angles de battement formant un secteur de rotation oscillante s'étendant, d'une part, au-dessus d'un plan 3037621 3 horizontal passant par ledit axe de rotation horizontal primaire et, d'autre part, de part et d'autre d'un axe vertical passant par ledit axe de rotation horizontal primaire, et lesdits moyens mécaniques consistent en des moyens aptes à utiliser 5 l'énergie mécanique générée par ladite rotation oscillante de ladite au moins une surface portante. Une telle structure permet une indépendance entre le rayon des surfaces portantes et la hauteur du piètement, puisque les surfaces portantes restent au-dessus du plan horizontal passant par l'axe de rotation horizontal primaire.

10 Il est ainsi possible d'augmenter le rayon des surfaces portantes, sans nécessiter d'augmenter proportionnellement la hauteur du piètement. Cette configuration induit également un abaissement du centre de gravité du dispositif (en particulier par rapport à une éolienne à axe horizontal classique) ; cela est intéressant également pour un dispositif flottant du fait de la réduction de 15 l'encombrement du piètement flottant et donc des coûts. De plus, le mouvement oscillant des surfaces portantes à l'intérêt de diminuer, voire de supprimer, la sensibilité à la rugosité du sol. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du dispositif conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons 20 techniquement possibles, sont les suivantes : - l'angle de battement maximal des moyens pour générer la rotation oscillante est inférieur à 90°, de préférence compris entre 55° et 80°; - ladite au moins une surface portante comporte un axe longitudinal et un profil aérodynamique définissant une corde ; ladite au moins une surface portante 25 coopère avec le pied par le biais de moyens de liaison pivot définissant un axe de rotation secondaire, parallèle audit axe longitudinal, de sorte à permettre une modification d'un angle de calage entre le plan défini par le secteur de rotation oscillante de ladite au moins une surface portante et ladite corde ; et les moyens pour générer la rotation oscillante comprennent des moyens pour manoeuvrer en 30 rotation ladite au moins une surface portante autour dudit axe de rotation secondaire, destinés à assurer une modification dudit angle de calage au cours de l'évolution de ladite au moins une surface portante sur ledit secteur de rotation oscillante ; - les moyens mécaniques comprennent des moyens de liaison du type 3037621 4 vilebrequin, pour transformer une rotation oscillante de ladite surface portante en une rotation continue ; - ladite au moins une surface portante comporte un profil aérodynamique présentant un vrillage nul, ou au moins approximativement nul ; 5 - le dispositif capteur comporte au moins deux surfaces portantes distinctes qui sont portées par la même base et qui sont mobiles en rotation coaxialement l'une par rapport à l'autre ; de préférence, lesdites surfaces portantes coopérant avec des moyens pour assurer une course décalée d'un angle d'une valeur a entre lesdites surfaces portantes dans laquelle a est égal au 10 secteur de rotation oscillante divisé par le nombre de surfaces portantes équipant ledit dispositif capteur. - la longueur de ladite au moins une surface portante est supérieure à la longueur du piètement ; - les moyens mécaniques comprennent des moyens générateurs 15 électriques adaptés à transformer, en énergie électrique, l'énergie mécanique provenant de la rotation oscillante de ladite au moins une surface portante. La présente invention concerne également un procédé pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide, au moyen d'un dispositif capteur selon l'invention, 20 dans lequel ladite au moins une surface portante est soumise à une rotation oscillante par ledit flux de fluide autour dudit axe de rotation horizontal primaire, laquelle rotation oscillante définit des angles de battement formant un secteur de rotation oscillante s'étendant, d'une part, au-dessus d'un plan 25 horizontal passant par ledit axe de rotation horizontal primaire et, d'autre part, de part et d'autre d'un axe vertical passant par ledit axe de rotation horizontal primaire, et dans lequel ladite rotation oscillante de ladite au moins une surface portante est transformée en énergie mécanique utilisée par les moyens 30 mécaniques. Le cas échéant, l'angle de calage de ladite au moins une surface portante évolue avantageusement sur ledit secteur de rotation oscillante. Encore le cas échéant, de préférence, les au moins deux surfaces portantes ont une course décalée d'un angle d'une valeur a, dans laquelle a est 3037621 5 égal au secteur de rotation oscillante divisé par le nombre de surfaces portantes équipant ledit dispositif capteur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION 5 La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue générale et en perspective d'un dispositif capteur 10 selon l'invention, du genre éolienne, comportant une unique surface portante destinée à être manoeuvrée en rotation oscillante par un flux de vent ; - la figure 2 est une vue partielle et agrandie du dispositif capteur selon la figure 1, visant à montrer en détails les moyens de liaison pivot définissant l'axe de rotation horizontal primaire de la surface portante ; 15 - les figures 3 à 11 illustrent la cinématique du mouvement de rotation oscillante subi par la surface portante du dispositif capteur selon les figures 1 et 2, lesquelles figures sont chacune composées de deux vues : (A) une vue générale qui illustre la surface portante avec un angle de battement déterminé et (B) une vue en section de la surface portante pour illustrer son angle de calage pour ledit 20 angle de battement déterminé ; - la figure 12 est une vue générale et en perspective d'une variante de réalisation du dispositif capteur, comportant deux surfaces portantes distinctes ; - la figure 13 est une vue de côté du dispositif capteur selon la figure 12 ; - les figures 14 et 15 représentent, respectivement en perspective et de 25 face, une variante de réalisation du dispositif capteur 1 selon l'invention. Les figures 1 à 11 représentent un dispositif capteur 1, en l'occurrence une éolienne, qui est adapté à transformer l'énergie cinétique d'un flux de fluide, ici le vent, en énergie électrique. Pour cela, ce dispositif capteur 1 comprend : 30 - un piètement 2, destiné à être solidarisé avec une surface de réception (non représentée), par exemple le sol, - une base 3, assemblée avec le piètement 2 par le biais de moyens de liaisons pivots 4 définissant un axe de rotation vertical 4' pour ladite base 3 (figure 2), 3037621 6 - au moins une surface portante 5, montée pivotante sur la base 3 et destinée à pivoter autour d'un axe de rotation horizontal primaire lorsqu'elle est soumise au vent, et - des moyens mécaniques 6 qui sont adaptés à utiliser l'énergie 5 mécanique générée par la rotation de ladite au moins une surface portante 5. Les moyens de liaisons pivots 4 (définissant l'axe de rotation vertical 4') vont permettre une orientation du dispositif capteur 1, et en particulier de la surface portante 5, par rapport au vent. Ces moyens de liaisons pivots 4 intègrent avantageusement des moyens 10 moteurs pour orienter convenablement la base 3 par rapport au vent. La surface portante 5 a avantageusement la forme générale d'une pale. Comme illustré notamment sur la figure 3B, cette pale 5 comprend deux surfaces opposées 51 qui sont reliées par deux bords longitudinaux : un bord d'attaque 52 et un bord de fuite 53.

15 La surface portante 5 comporte encore un axe longitudinal 5' qui s'étend parallèlement au bord d'attaque 52 et au bord de fuite 53. Tel qu'illustré sur la figure 3B, le profil aérodynamique de la surface portante 5 (c'est-à-dire le contour de sa coupe transversale ou « section ») définit encore une corde 54 passant par le bord d'attaque 52 et le bord de fuite 53.

20 Ce profil aérodynamique de la surface portante 5 définit également un vrillage, c'est-à-dire l'angle entre les cordes passant par les deux extrémités de la pale ; et en l'espèce, ce profil aérodynamique de la surface portante 5 présente avantageusement un vrillage nul, ou au moins approximativement nul. Tel que représenté en détail sur la figure 2, la surface portante 5 25 comporte une extrémité 8 qui est terminée par un pied 9 assemblé avec la base 3 par le biais de moyens de liaisons pivots 10 définissant l'axe de rotation horizontal primaire 10' précité. La surface portante 5 est ainsi destinée à pivoter autour de cet axe de rotation horizontal primaire 10'.

30 Selon l'invention, le dispositif capteur 1 comporte des moyens 11 pour générer une rotation oscillante de la surface portante 5 autour de son axe de rotation horizontal primaire 10' sous l'effet de l'énergie cinétique du vent. L'axe de rotation horizontal primaire 10' est ainsi destiné à permettre une oscillation de la surface portante 5 selon un plan perpendiculaire, ou sensiblement 3037621 7 perpendiculaire, à la direction du vent D (figure 3B). A ce sujet, comme illustré sur la figure 3A, la position angulaire de la surface portante 5 définit un angle de battement T qui est défini par : - l'axe longitudinal 5' de la surface portante 5, et 5 - l'axe vertical V passant par l'axe de rotation horizontal primaire 10' et qui s'étend ici coaxialement à l'axe de rotation vertical 4' de la base 3. Tel que représenté encore schématiquement sur la figure 3A, l'angle de battement T maximum de la surface portante 5, de part et d'autre de l'axe vertical V, forme un secteur de rotation oscillante S.

10 L'angle de battement T varie ainsi entre : - une valeur maximale (figures 3 et 7), correspondant à deux positions de fin de course qui se situent symétriquement de part et d'autre de l'axe vertical V, et - une valeur nulle (figure 5), lorsque l'axe longitudinal 5' de la surface 15 portante 5 est vertical, s'étendant coaxialement à l'axe vertical V précité. A titre indicatif, la valeur maximale de l'angle de battement T est avantageusement inférieure à 90°, de préférence comprise entre 55° et 80° (bornes incluses). Le secteur de rotation oscillante S a ainsi une valeur inférieure à 180°, de préférence comprise entre 110° et 160° (bornes incluses).

20 Le secteur de rotation oscillante S s'étend ainsi : - au-dessus d'un plan horizontal I-1 passant par l'axe de rotation horizontal primaire 10' et - de part et d'autre de l'axe vertical V passant par l'axe de rotation horizontal primaire 10'.

25 Par conséquent, la surface portante 5 ne peut pas faire une rotation complète autour de l'axe de rotation horizontale primaire 10'. Ce secteur de rotation oscillante S définit un plan P qui s'étend perpendiculairement à l'axe de rotation horizontal primaire 10' (figure 3B). Pour générer la rotation oscillante de la surface portante 5, la surface 30 portante 5 coopère avec le pied 9 par le biais de moyens de liaisons pivots 12 définissant un axe de rotation secondaire 12' s'étendant parallèlement à son axe longitudinal 5'. Ces moyens de liaison pivots 12 sont prévus pour permettre une modification pilotée de l'angle de calage C de la surface portante 5. En l'espèce, 3037621 8 l'axe de rotation secondaire 12' permet un calage (ou une orientation) de la surface portante 5 tenant compte de son angle de battement T. Tel que représenté sur la figure 3B, cet angle de calage C de la surface portante 5 correspond à l'angle ménagé entre : 5 - le plan vertical P passant par le secteur de rotation oscillante S de la surface portante 5 et - la corde 54 précitée. Tel que développé par la suite en relation avec les figures 3 à 11, la valeur de cet angle de calage C est destinée à osciller de part et d'autre d'une 10 position à l'équerre (figure 3B), tenant compte de l'oscillation de la surface portante 5. Par exemple, l'angle de calage C est destiné à varier entre deux valeurs de fin de course, l'une minimale (par exemple 60° - figure 5B) et l'autre maximale (par exemple 120°- figure 9B), de part et d'autre de la position à l'équerre précitée.

15 En d'autres termes, la corde 54 est destinée à osciller selon un angle compris entre 30° et 60°, de part et d'autre de la position à l'équerre précitée. Exposée au vent sous un angle de calage C adapté, la surface portante 5 va générer une portance et une traînée dont la résultante va avoir deux projections : 20 - une projection parallèle à l'axe de rotation horizontal primaire 10', qui correspond à un effort de traction sur la surface portante 5, et - une projection perpendiculaire à l'axe de rotation horizontal primaire 10', correspondant à un couple moteur qui va tendre à faire tourner la surface portante 5 autour de cet axe de rotation horizontal primaire 10'.

25 L'angle de calage C évolue alors de sorte que la résultante portance/trainée soit optimale. Pour générer cette évolution de l'angle de calage C, le dispositif capteur 1 comporte des moyens 13 pour manoeuvrer en rotation la surface portante 5 autour de son axe de rotation secondaire 12', destinés à assurer une modification 30 de l'angle de calage C au cours de l'évolution de la surface portante 5 sur ledit secteur de rotation oscillante S. Cet angle de calage C est fonction notamment du vent et de la vitesse de rotation de la surface portante 5 à un instant donné. Les moyens de manoeuvre en rotation 13 consistent en l'espèce en un 3037621 9 organe moteur électrique, rapporté au niveau des moyens de liaison pivots 12 définissant l'axe de rotation secondaire 12', par exemple intégré dans l'extrémité 8 ou le pied 9 de la surface portante 5. Ces moyens de manoeuvre en rotation 13 sont avantageusement pilotés 5 par des moyens de commande (non représentés) comprenant notamment un ordinateur et un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour le pilotage de l'organe moteur électrique (et en corolaire de l'angle de calage C) en fonction notamment de l'angle de battement T, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté sur ledit ordinateur.

10 Pour un pilotage optimal de l'angle de calage C, l'organe moteur électrique est associé à un codeur rotatif. De manière alternative, non représentée, ces moyens de manoeuvre en rotation 13 pourraient également consister en des moyens de manoeuvre du type vilebrequin, s'étendant entre la surface portante 5 et la base 3.

15 Par ailleurs, les moyens mécaniques 6 comprennent ici des moyens générateurs 61 adaptés à transformer, en énergie électrique, l'énergie mécanique générée par la rotation oscillante de la surface portante 5 autour de son axe de rotation horizontal primaire 10', provoquée par l'énergie cinétique du vent. Ces moyens générateurs 61 sont choisis avantageusement choisis parmi 20 les alternateurs qui comprennent : - un stator (partie fixe) et - un rotor (partie tournante), destiné à être entrainé par le mouvement de la surface portante 5. Les moyens mécaniques 6 comprennent encore des moyens de liaison 25 62 du type vilebrequin qui sont adaptés à transformer un mouvement d'entrée du type rotation oscillante, issue de la surface portante 5, en un mouvement de sortie du type rotation circulaire (ou révolution), pour l'entraînement dudit rotor. A cet effet, tel qu'illustré sur la figure 2, les moyens de liaison pivots 10 comportent un arbre 101 coopérant avec la base 3 en forme de chape et 30 s'étendant coaxialement à l'axe de rotation horizontal primaire 10'. Les moyens de liaison 62 comprennent quant à eux une bielle 621 dont les deux extrémités 6211, 6212 sont assemblées respectivement par des articulations pivots 6213, 6214 avec deux pièces distinctes : - la première extrémité 6211, formant entrée, est assemblée avec 3037621 10 l'extrémité d'un bras radial 622 raccordé à l'arbre rotatif 101 et destinée à pivoter en oscillation autour de l'axe de rotation horizontal primaire 10', et - une seconde extrémité 6212, formant sortie, est assemblée avec une manivelle 623 raccordée au rotor des moyens générateurs électriques 61 et 5 destinée à pivoter en rotation continue autour d'un axe de rotation parallèle à l'axe de rotation horizontal primaire 10'. Les articulations pivots 6213, 6214 définissent chacune un axe de rotation s'étendant parallèlement à l'axe de rotation horizontal primaire 10'. De manière générale, la longueur de la surface portante 5 est supérieure 10 à la hauteur du piètement 2. Par exemple, la surface portante 5 a une longueur comprise entre 10 et 30 m ; le piètement 2 a quant à lui une hauteur comprise entre 1 et 5 m. Par ailleurs, la surface portante 5 peut être contrebalancée autour de son axe de rotation horizontal primaire 10', par exemple au moyen d'un contrepoids.

15 Le contrepoids (non représenté) et la surface portante 5 se situent alors de part et d'autre de l'axe de rotation horizontal primaire 10'. Le fonctionnement de ce dispositif capteur 1 est décrit ci-dessous en relation avec les figures 3 à 11. Tout d'abord, la base 3 pivote autour de son axe vertical 4' de sorte que 20 l'axe de rotation horizontal primaire 10' de la surface portante 5 soit orienté parallèlement à la direction D du flux de vent. Le plan P défini par le secteur de rotation oscillante S est ainsi destiné à s'étendre perpendiculairement à cette direction D du flux de vent. Une phase de démarrage permet d'initier la rotation oscillante de la 25 surface portante 5, pour obtenir les cycles d'oscillation successifs ci-dessous entretenus par le vent. Cette phase de démarrage peut être obtenue par exemple par un réglage optimal de l'angle de calage C de la surface portante 5. En début de cycle d'oscillation (figure 3), la surface portante 5 est en 30 position de fin de course d'un premier côté de l'axe vertical V ; l'angle de battement T est alors maximal. L'angle de calage C est avantageusement de 90°, formant une position à l'équerre par rapport au plan P du secteur de rotation oscillante S. Pour générer la rotation de la surface portante 5, cette surface portante 5 3037621 11 est manoeuvrée en pivotement autour de son axe de rotation secondaire 12' de manière à réduire son angle de calage C et à augmenter sa portance dans un sens orienté vers le second côté de l'axe vertical V. Sous l'effet du vent, la surface portante 5 est alors manoeuvrée en 5 rotation autour de son axe de rotation horizontal primaire 10', en direction de la position de fin de course du second côté de l'axe vertical V (le sens de rotation est illustré schématiquement par le flèche Y sur les figures 4 à 6). Pour cela, l'angle de calage C évolue, avantageusement progressivement, tout au long du cheminement de la surface portante 5, avec en 10 particulier : - une première phase, en amont de l'axe vertical V, au cours de laquelle l'angle de calage C diminue jusqu'à une valeur minimale, et - une seconde phase, en aval de l'axe vertical V, au cours de laquelle l'angle de calage C remonte depuis la valeur minimale jusqu'à la position à 15 l'équerre. Plus précisément, au cours de la première phase, la surface portante 5 chemine : - depuis la position de fin de course initiale (figure 3), dans laquelle l'angle de battement T est maximal et l'angle de calage C est de 90°, 20 - jusqu'à une position verticale ou zénithale (figure 5), dans laquelle l'angle de battement T est nul et l'angle de calage C atteint une valeur minimale (par exemple comprise entre 30° et 60°). Au cours de la seconde phase, la surface portante 5 chemine : - depuis la position verticale ou zénithale (figure 5) précitée, dans 25 laquelle l'angle de calage C a atteint une valeur minimale, - jusqu'à la position de fin de course de la fin de ce cycle (figure 7), dans laquelle l'angle de battement T est maximal et l'angle de calage C est revenu en position à l'équerre. Dans cette position de fin de course (figure 7), pour générer la rotation 30 de la surface portante 5 en sens inverse (le mouvement est illustré par le flèche Z sur les figures 8 à 11), la surface portante 5 est manoeuvrée en pivotement autour de son axe de rotation secondaire 12' de manière à augmenter son angle de calage C au-delà de sa valeur à l'équerre et à augmenter sa portance dans un sens opposé/inverse.

3037621 12 Sous l'effet du vent, la surface portante 5 est alors manoeuvrée en rotation inverse autour de son axe de rotation horizontal primaire 10', en direction de la position de fin de course du premier côté de l'axe vertical V. Pour cela, là encore, l'angle de calage C évolue, avantageusement 5 progressivement, tout au long du cheminement de la surface portante 5, avec en particulier : - une première phase, en amont de l'axe vertical V, au cours de laquelle l'angle de calage C augmente depuis la valeur à l'équerre en position de fin de course (figure 7) jusqu'à une valeur maximale en position zénithale (figure 9), et 10 - une seconde phase, en aval de l'axe vertical V, au cours de laquelle l'angle de calage C diminue depuis la valeur maximale en position zénithale (figure 9) jusqu'à la valeur à l'équerre en position de fin de course (figure 11). Ces deux cycles sont mis en oeuvre successivement, de manière à provoquer le mouvement d'oscillation de la surface portante 5 autour de son axe 15 de rotation horizontal primaire 10'. L'énergie cinétique du vent est ainsi captée par la surface portante 5, dont le mouvement oscillant génère une énergie mécanique utilisée par les moyens mécaniques 6 pour la production d'énergie électrique. En l'espèce, la première extrémité 6211 de la bielle 621 est soumise à un 20 pivotement en oscillation qui est transformé en un pivotement en rotation circulaire de sa seconde extrémité 6212 pour l'entrainement en rotation circulaire du rotor des moyens générateurs électriques 61. Les figures 12 et 13 représentent une variante de réalisation du dispositif capteur décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 11.

25 Cette variante du dispositif capteur 1 se distingue par la présence de plusieurs surfaces portantes 5 juxtaposées et distinctes, en l'occurrence ici au nombre de deux, qui sont portées par la même base 3. Ainsi, chaque surface portante 5 comporte une extrémité 8 terminée par un pied 9 qui lui est propre et qui est assemblé avec la base 3 par le biais de 30 moyens de liaisons pivots 10. Les moyens de liaison 10 des surfaces portantes 5 définissent des axes de rotation horizontaux primaires 10' coaxiaux. Ces moyens de liaisons pivots 10 sont ainsi destinés à autoriser une rotation de ces deux surfaces portantes 5 soumises au vent.

3037621 13 En pratique, chaque surface portante 5 va osciller selon une procédure telle que décrite ci-dessus en relation avec les figures 3 à 11 pour le premier mode de réalisation. Mais les surfaces portantes ont avantageusement une course décalée 5 d'un angle d'une valeur a (figure 12) dans laquelle a est égale au secteur de rotation oscillante S divisé par le nombre de surfaces portantes 5 équipant le dispositif capteur 1. Ainsi, en l'espèce, pour un secteur de rotation oscillante S de 120°, avec la présence de deux surfaces portantes 5, le décalage de course est 10 avantageusement de 60°. Dans le cas où ce dispositif capteur 1 comporterait trois surfaces portantes 5 juxtaposées, le décalage serait de 40°. Le dispositif 1 peut être équipé de moyens pour maintenir cette course décalée, par exemple une liaison mécanique entre les manivelles 623. L'intérêt de cette solution est de combiner les couples générés par les 15 surfaces portantes pour assurer un couple global optimal. Les figures 14 et 15 illustrent une variante de réalisation du dispositif capteur 1 selon l'invention, similaire à celui décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 à 11 dans sa structure et son fonctionnement. Dans cette variante, on retrouve - un piètement 2, - une base 3, 20 assemblée avec le piètement 2, - plusieurs surfaces portantes 5, montée pivotante sur la base 3 et destinée à pivoter autour d'un axe de rotation horizontal primaire 10' lorsqu'elles sont soumises au vent, et - des moyens mécaniques qui sont adaptés à utiliser l'énergie mécanique générée par la rotation des surfaces portantes 5.

25 Cette variante se distingue ainsi uniquement par le fait qu'elle comporte plusieurs surfaces portantes 5 portées par un même pied 9. Les surfaces portantes 5 s'étendent parallèlement et à distance les unes des autres. Ces surfaces portantes 5 ont respectivement des surfaces et des 30 longueurs décroissantes, depuis une surface portante 5 centrale jusqu'aux surfaces portantes 5 extérieures. A titre indicatif, la valeur maximale de l'angle de battement T de cette variante est avantageusement inférieure à 15°. De manière générale, le dispositif capteur 1 selon l'invention présente 3037621 14 différents avantages : - une réduction de la hauteur du piètement, - une géométrie des éoliennes adaptable aux conditions réelles de vent, - une insensibilité, ou au moins une sensibilité réduite, à la rugosité de la 5 surface, limitant les restrictions environnementales pour l'implantation du dispositif capteur, et - une augmentation du rayon de capture des surfaces portantes. Le dispositif capteur selon l'invention peut ainsi être implanté au sol ou être utilisé dans des applications off shore, notamment pour la production 10 d'énergie embarquée. Le dispositif capteur selon l'invention peut également être utilisé pour fabriquer d'autres énergies d'intérêt, par exemple hydrauliques ou pneumatiques, en présence de moyens mécaniques adaptés en conséquence. 15

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif capteur, avantageusement du genre éolienne ou hydrolienne, pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide, lequel dispositif capteur (1) comprend : - un piètement (2), destiné à être solidarisé avec une surface de réception, - une base (3), assemblée avec ledit piètement (2) par le biais de moyens de liaison pivot (4) définissant un axe de rotation vertical (4') pour ladite base (3), - au moins une surface portante (5) dont une extrémité (8) est terminée par un pied (9) qui est assemblé avec ladite base (3) par le biais de moyens de liaison pivot (10) définissant un axe de rotation horizontal primaire (10'), pour autoriser une rotation de ladite au moins une surface portante (5) soumise audit flux de fluide, et - des moyens mécaniques (6) adaptés à utiliser une énergie mécanique générée par ladite rotation de ladite au moins une surface portante (5) autour dudit axe de rotation horizontal primaire (10'), caractérisé en ce que ledit dispositif capteur (1) comporte des moyens (11) pour générer une rotation oscillante de ladite au moins une surface portante (5) soumise audit flux de fluide, autour dudit axe de rotation horizontal primaire (10'), ladite rotation oscillante définissant des angles de battement (T) formant un secteur de rotation oscillante (S) s'étendant, d'une part, au-dessus d'un plan horizontal (H) passant par ledit axe de rotation horizontal primaire (10') et, d'autre part, de part et d'autre d'un axe vertical (V) passant par ledit axe de rotation horizontal primaire (10'), et en ce que les moyens mécaniques (6) consistent en des moyens aptes utiliser l'énergie mécanique générée par ladite rotation oscillante de ladite au moins une surface portante (5).
2. Dispositif capteur, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (11) pour générer la rotation oscillante consistent en des moyens pour générer une rotation oscillante dont l'angle de battement (T) maximal est inférieur à 90°, de préférence entre 55° et 80°. 3037621 16
3. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite au moins une surface portante (5) comporte un axe longitudinal (5'), un profil aérodynamique définissant une corde (54) et un angle de calage (Ç) délimité entre le plan (P) défini par le secteur de rotation oscillante (S) 5 de ladite au moins une surface portante (5) et ladite corde (54), en ce que ladite au moins une surface portante (5) coopère avec ledit pied (9) par le biais de moyens de liaison pivot (12) définissant un axe de rotation secondaire (12'), parallèle audit axe longitudinal (5'), de sorte à permettre une modification dudit angle de calage (C), 10 et en ce que lesdits moyens (11) pour générer la rotation oscillante comprennent des moyens (13) pour manoeuvrer en rotation ladite au moins une surface portante (5) autour dudit axe de rotation secondaire (12'), destinés à assurer une modification dudit angle de calage (C) au cours de l'évolution de ladite au moins une surface portante (5) sur ledit secteur de rotation oscillante (S). 15
4. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens mécaniques (6) comprennent des moyens de liaison (62) du type vilebrequin, pour transformer le mouvement de rotation oscillante de ladite au moins une surface portante (5) en une rotation continue.
5. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 20 caractérisé en ce que ladite au moins une surface portante (5) comporte un profil aérodynamique présentant un vrillage nul, ou au moins approximativement nul.
6. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux surfaces portantes (5) distinctes qui sont portées par la même base (3) et qui sont mobiles en rotation 25 coaxialement l'une par rapport à l'autre.
7. Dispositif capteur selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdites au moins deux surfaces portantes (5) coopèrent avec des moyens pour assurer une course décalée d'un angle d'une valeur a, entre lesdites surfaces portantes (5) dans laquelle a est égal au secteur de rotation oscillante (S) divisé 30 par le nombre de surfaces portantes (5) équipant ledit dispositif capteur (1).
8. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la longueur de ladite au moins une surface portante (5) est supérieure à la longueur du piètement (2). 3037621 17
9. Dispositif capteur, selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens mécaniques (6) comprennent des moyens générateurs électriques (61) adaptés à transformer, en énergie électrique, l'énergie mécanique provenant de la rotation oscillante de ladite au moins une 5 surface portante (5).
10. Procédé pour capter l'énergie cinétique d'un flux de fluide, au moyen d'un dispositif capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel ladite au moins une surface portante (5) est soumise à une rotation oscillante par ledit flux de fluide autour dudit axe de rotation horizontal 10 primaire (10'), laquelle rotation oscillante définit des angles de battement (T) formant un secteur de rotation oscillante (S) s'étendant, d'une part, au-dessus d'un plan horizontal (H) passant par ledit axe de rotation horizontal primaire (10') et, d'autre part, de part et d'autre d'un axe vertical (V) passant par ledit axe de rotation 15 horizontal primaire (10'), et dans lequel ladite rotation oscillante de ladite au moins une surface portante (5) est transformée en énergie mécanique utilisée par lesdits moyens mécaniques (6).
11. Procédé selon la revendication 10, pour un dispositif capteur selon la 20 revendication 3, caractérisé en ce que l'angle de calage (C) de ladite au moins une surface portante (5) évolue sur ledit secteur de rotation oscillante (S).