FR3111116A1

FR3111116A1 - Propulseur éolien

Info

Publication number: FR3111116A1
Application number: FR2005930A
Authority: FR
Inventors: Bruno Genetier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-06-06
Filing date: 2020-06-06
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2040-06-06
Also published as: FR3111116B1

Abstract

Dispositif destiné à être placé dans un fluide en mouvement pour générer une portance élevée afin d’assurer la propulsion éolienne d’un navire avec un minimum d’énergie extérieure servant uniquement à l’orientation des moyens de création d’un courant d’air fort par rapport au fluide et à l’orientation de l’aile par rapport à la mâture. Le dispositif est destiné à être placé dans un fluide en mouvement afin de produire une force de portance élevée, le dispositif comprenant un corps (10), définissant une aile, qui s’étend selon un axe longitudinal (XX’) composé de pales (11), d’un aileron (12), d’une fixation (13) et de deux flasques (16), comprenant deux moyens de création d’un courant d’air fort (20) à l’intérieur de l’aile, chacun assemblé à une extrémité de l’aile (10), chaque moyen de création d’un courant d’air fort (20) étant monté mobile, de préférence à pivotement, et comprenant des moyens d’orientation et d’inclinaison de l’aile et d’orientation des moyens de création d’un courant d’air fort. Le dispositif selon l’invention est particulièrement destiné aux transports maritimes de marchandises et de passagers, et aux navires de pêche. Figure pour l’abrégé : Fig. 3

Description

Propulseur éolien

La présente invention se rapporte à un dispositif destiné à être placé dans un fluide en mouvement, tel que l’air, afin de produire une force de portance élevée par utilisation de l’effet Magnus, utilisable pour assurer la propulsion éolienne d’un navire et utilisant un minimum d’énergie extérieure uniquement pour l’orientation des moyens de création d’un courant d’air et pour l’orientation de l’aile.

Le document FR3081147 décrit un propulseur éolien qui comprend un corps, définissant une aile composée de pales, d’un aileron, de lames, deux corps creux, chacun assemblé à une extrémité de l’aile et des moyens d’orientation et d’inclinaison de l’aile. Les circulations du fluide autour de l’aile et à l’intérieur de l’aile permettent de générer une force de portance.

Cependant, on constate que ce propulseur éolien n’optimise pas la circulation du fluide sur l’axe longitudinal de l’aile à l’intérieur de l’aile.

La présente invention a pour but de proposer un nouveau propulseur éolien dont le rendement est amélioré en remplaçant les deux corps creux décrits dans le document FR3081147 par des moyens de création d’un courant d’air fort parallèle à l’axe longitudinal de l’aile à l’intérieur de ladite aile.

La présente invention a pour objet la réalisation d’un dispositif permettant de produire une force de portance élevée caractérisé en ce qu’il comprend deux moyens de création d’un courant d’air fort à l’intérieur du corps définissant une aile, chaque moyen est monté mobile, de préférence à pivotement, orientable selon la direction du fluide, et situé à chaque extrémité de ladite aile.

Dans ce but et conformément à l’invention, il est proposé un dispositif destiné à être placé dans un fluide en mouvement, tel que l’air, selon une direction afin de produire une force de portance selon une deuxième direction transversale par rapport à cette première direction, ce dispositif étant d’abord caractérisé en ce qu’il comprend deux moyens de création d’un courant d’air fort à l’intérieur du corps définissant une aile, chaque moyen est monté mobile, de préférence à pivotement, orientable selon la direction du fluide et situé à chaque extrémité de ladite aile, ce dispositif étant aussi caractérisé en ce qu’il comprend une aile qui s’étend suivant un axe longitudinal et qui est composée de pales s’étendant suivant le même axe longitudinal, présentant chacune une section courbe suivant un plan transversal par rapport à cet axe longitudinal et définissant l’extrados et le bord d’attaque de l’aile pour créer un mouvement rotatif du fluide, d’un aileron s’étendant suivant le même axe longitudinal et définissant l’intrados et le bord de fuite de l’aile pour séparer l’écoulement fluide de l’intrados du mouvement rotatif du fluide de l’extrados, d’un renfort structurel situé au milieu de l’aile par rapport à l’axe longitudinal et présentant un profil allongé selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal, qui relie les pales et l’aileron selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal car il est destiné à relier l’aile à la mâture du support, de deux flasques s’étendant transversalement à l’axe longitudinal de l’aile, chacun fixé à une extrémité de l’aile aux pales et à l’aileron, chaque flasque comporte une ouverture centrale par rapport à l’axe longitudinal et circulaire située entre les pales et l’aileron, ce dispositif étant enfin caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’orientation de l’aile au vent du navire en la passant d’un bord à l’autre dudit navire, et d‘inclinaison de l’aile, définissant une mâture de support de l’aile.

La mâture du support, selon une variante de l’invention, peut avoir une forme de portique situé transversalement par rapport à l’axe longitudinal du navire, comprenant deux montants fixes par rapport à un corps du navire, une traverse s’étendant entre les montants, et une liaison mobile le long de la traverse et d’au moins une partie de chaque montant, ladite liaison mobile se termine sur chaque montant par une courbe pour assurer l’inclinaison de l’aile, ladite aile étant reliée à cette mâture de support par cette liaison mobile pour transférer l’aile d’un bord à l’autre du navire.

La mâture du support, selon une autre variante de l’invention, peut avoir une forme de portique situé sur l’axe longitudinal du navire, comprenant deux montants fixes par rapport au corps du navire et un axe de rotation s’étendant entre les montants, orienté selon l’angle d’incidence donné par rapport à l’axe longitudinal du navire pour assurer l’inclinaison de l’aile, ladite aile étant reliée à cette mâture de support par cet axe pour pivoter l’aile d’un bord à l’autre du navire.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, ce dispositif comprend une unité de pilotage configurée pour piloter l’orientation de chaque module de création d’un courant d’air en fonction de la direction du fluide.

Selon une caractéristique avantageuse de l’invention, ce dispositif comprend une unité de pilotage configurée pour piloter les déplacements de l’aile d’un bord à l’autre du navire.

Les dessins annexés illustrent l’invention :
La figure 1 illustre de façon schématique, en section droite, une réalisation du corps, définissant une aile, composé de pales, d’un aileron et montrant les écoulements fluides rotatifs générés par les pales et les écoulements fluide sur l’intrados de l’aileron.
La figure 2 illustre de façon schématique, en perspective, une réalisation du moyen de création d’un courant d’air fort à une extrémité de l’aile.
La figure 3 illustre de façon schématique, en perspective, le dispositif de l’invention.
La figure 4 illustre de façon schématique, l’une des deux variantes de la mâture du support.
La figure 5 illustre de façon schématique, l’autre des deux variantes de la mâture du support.
La figure 6 illustre de façon simplifiée un navire équipé de l’invention.

Le dispositif est destiné à être placé dans un fluide en mouvement. Si on considère que la vitesse (V) du fluide définit un premier axe horizontal (YY’) et que la force de portance (P) définit un deuxième axe horizontal (ZZ’) perpendiculaire au premier, le corps (10) du dispositif, définissant une aile, représenté sur le schéma de la figure 1 est défini par quatre quadrants : Le premier quadrant (10a) représente le bord d’attaque de l’aile, le deuxième quadrant (10b) représente l’extrados de l’aile, le troisième quadrant (10c) représente le bord de fuite de l’aile, et le quatrième quadrant (10d) représente l’intrados de l’aile.

En référence à ce dessin et à titre d’exemple, le dispositif comporte un corps (10) définissant une aile représentée sur la figure 1 qui s’étend suivant un axe longitudinal (XX’) et qui est composée de pales (11), s’étendant suivant le même axe longitudinal (XX’) et définissant l’extrados (10b) et le bord d’attaque (10a) de l’aile pour créer un mouvement rotatif du fluide (14), chaque pale (11) présentant une section courbe suivant un plan transversal par rapport à cet axe longitudinal (XX’), ladite courbe est définie depuis un bord d’attaque (11a) jusqu’au bord de fuite (11b), la corde de chaque pale est inclinée d’un angle d’incidence par rapport à la circulation du fluide autour de l’extrados de l’aile (10b) pour mettre en rotation le fluide. Les bords d’attaque (11a) des pales (11) en section droite s’inscrivent dans un premier cercle, les bords de fuite (11b) des pales (11) en section droite s’inscrivent dans un second cercle. Le centre des deux cercles est identique et détermine l’emplacement de l’axe longitudinal (XX’). Les pales (11) sont séparées d’un espace égal à environ un tiers de la corde d’une pale.

Ce dispositif comprend de plus un aileron (12), s’étendant suivant le même axe longitudinal (XX’) et définissant l’intrados (10d) et le bord de fuite (10c) de l’aile pour séparer l’écoulement fluide de l’intrados (15) du mouvement rotatif du fluide de l’extrados (14), l’aileron (12) s’étend, dans une section transversale, selon une courbe définie depuis un bord d’attaque (12a) jusqu’à un bord de fuite (12b). Comme cela est représenté sur la figure 1, la courbe présente une inversion de courbure (12c), à proximité du bord de fuite (12b). Le profil de l’aileron (12) présente donc, du côté de l’intrados, une convexité entre le bord d’attaque (12a) et l’inversion de courbure (12c), puis une concavité entre l’inversion de courbure (12c) et le bord de fuite (12b). La convexité sert à entretenir le mouvement rotatif du fluide de l’extrados (14) et la concavité sert à détacher les écoulements fluides de l’intrados et de l’extrados du corps de l’aile avec un minimum de turbulences, néfastes à la performance de l’aile (10).

Ce dispositif comprend de plus un renfort structurel (13) situé au milieu de l’aile par rapport à l’axe longitudinal (XX’) et présentant un profil allongé selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal (XX’), qui relie les pales (11) et l’aileron (12) selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal (XX’) car il est destiné à relier l’aile à la mâture du support (30).

Ce dispositif comprend aussi deux flasques (16) s’étendant transversalement à l’axe longitudinal (XX’), chacun fixé à une extrémité de l’aile (10) aux pales (11) et à l’aileron (12), chaque flasque (16) comporte une ouverture centrale (17) par rapport à l’axe longitudinal (XX’), circulaire située entre les pales (11) et l’aileron (12), et de dimension égale au second cercle défini par les bords de fuite (11b) des pales (11) en section droite.

Ce dispositif étant aussi caractérisé en ce qu’il comprend deux moyens de création d’un courant d’air fort (20), représentés sur la figure 2, qui comprennent une ouverture parallèle à l’axe longitudinal (XX’), servant d’entrée d’air quand elle est orientée face au vent ou de sortie d’air quand elle est orientée dos au vent, chaque moyen de création d’un courant d’air fort (20) est assemblé à une extrémité de l’aile (10) sur un support circulaire fixé autour de l’ouverture centrale (17) d’un flasque (16), qui permet l’orientation dudit moyen par rapport à la direction du vent et qui permet à l’air entrant par l’ouverture orientée face au vent de circuler parallèlement à l’axe (XX’) à l’intérieur de l’aile entre les pales (11) et l’aileron (12) pour ressortir par l’ouverture orientée dos au vent.

Ce dispositif étant enfin caractérisé en ce qu’il comprend des moyens d’orientation de l’aile au vent du navire (40) en la passant d’un bord à l’autre dudit navire, et d‘inclinaison de l’aile, définissant une mâture de support (30) de l’aile.

Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, la mâture du support (30) a une forme de portique situé transversalement par rapport à l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire (40), de sorte que (Av) indique l’avant du navire et (Ar) indique l’arrière du navire, comprenant deux montants fixes (31) par rapport à un corps du navire (40), une traverse (32) s’étendant entre les montants (31), et une liaison mobile (33) le long de la traverse (32) et d’au moins une partie de chaque montant (31), ladite liaison mobile (33) se termine sur chaque montant (31) par une courbe (33a) pour assurer l’inclinaison de l’aile, ladite aile étant reliée à cette mâture de support (30) par cette liaison mobile (33) pour transférer l’aile d’un bord à l’autre du navire (40). L’inclinaison de l’aile, placée au vent du navire, permet d’augmenter la stabilité latérale du navire en réduisant la gîte.

Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 5, la mâture du support (30) a une forme de portique situé sur l’axe longitudinal (AV/Ar) du navire (40), comprenant deux montants fixes (31) par rapport au corps du navire (40) et un axe de rotation (34) s’étendant entre les montants (31), orienté selon l’angle d’incidence (i) donné par rapport à l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire (40) pour assurer l’inclinaison de l’aile, ladite aile étant reliée à cette mâture de support (30) par cet axe (34) pour pivoter l’aile d’un bord à l’autre du navire (40). L’inclinaison de l’aile, placée au vent du navire, permet d’augmenter la stabilité latérale du navire en réduisant la gîte.

L’invention mise en situation dans un fluide en mouvement selon une direction (V), a l’axe longitudinal (XX’) de l’aile incliné d’un angle (i), approximativement d’une vingtaine de degrés, par rapport à la perpendiculaire de l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire (40) selon la figure 5. L’aile est placée au vent du navire à l’aide de la mâture du support (30). Cette inclinaison (i) du dispositif, montrée sur la figure 3, permet d’orienter la force de portance (P) d’un angle (i) vers le bas pour augmenter la stabilité latérale du navire : L’écoulement du fluide qui passe par l’ouverture du moyen de création d’un courant d’air situé face au vent, qui circule à l’intérieur de l’aile suivant son axe longitudinal et qui ressort par l’ouverture du moyen de création d’un courant d’air situé dos au vent, aspire sur l’extrados de l’aile et à travers les pales, le fluide qui s’écoule selon une circulation horizontale autour de l’aile, en créant un effet Magnus puissant. Avec l’invention, la quantité et la vitesse du fluide qui circule à l’intérieur de l’aile vont aspirer et accélérer une quantité importante du fluide circulant horizontalement sur l’extrados augmentant la vitesse initiale du fluide et la force de portance. L’aileron empêche l’écoulement fluide sur l’intrados de l’aile de perturber les circulations de fluide du côté de l’extrados précédemment décrites.

Le dispositif selon l’invention est particulièrement destiné aux transports maritimes de marchandises et de passagers qui doivent appliquer des normes anti-pollution atmosphériques de plus en plus strictes, et aux navires de pêche dont la rentabilité est très sensible aux variations de coût du pétrole.

Claims

Dispositif destiné à être placé dans un fluide en mouvement, tel que l’air, selon une direction (V) afin de produire une force de portance (P) selon une deuxième direction transversale par rapport à cette première direction,caractérisé en ce qu’il comprend deux moyens de création d’un courant d’air fort (20) à l’intérieur du corps (10) définissant une aile, chaque moyen (20) est monté mobile, de préférence à pivotement, orientable selon la direction du fluide (V), chacun situé à chaque extrémité de ladite aile,en ce qu’il comprend une aile (10) qui s’étend suivant un axe longitudinal (XX’) et qui est composée de pales (11) s’étendant suivant le même axe longitudinal (XX’), présentant chacune une section courbe suivant un plan transversal par rapport à cet axe longitudinal (XX’) et définissant l’extrados (10b) et le bord d’attaque (10a) de l’aile pour créer un mouvement rotatif du fluide (14), d’un aileron (12) s’étendant suivant le même axe longitudinal (XX’) et définissant l’intrados (10d) et le bord de fuite (10c) de l’aile pour séparer l’écoulement fluide de l’intrados (15) du mouvement rotatif du fluide de l’extrados (14), d’un renfort structurel (13), situé au milieu de l’aile par rapport à l’axe longitudinal (XX’) et présentant un profil allongé selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal (XX’), qui relie les pales (11) et l’aileron (12) selon un plan transversal par rapport à l’axe longitudinal (XX’) et destiné à relier l’aile à la mâture du support (30), de deux flasques (16) s’étendant transversalement à l’axe longitudinal (XX’) de l’aile (10), chacun fixé à une extrémité de l’aile aux pales (11) et à l’aileron (12), chaque flasque comporte une ouverture centrale (17) par rapport à l’axe longitudinal (XX’) et circulaire située entre les pales (11) et l’aileron (12),en ce qu’il comprend des moyens d’orientation de l’aile au vent du navire en la passant d’un bord à l’autre dudit navire, et d‘inclinaison de l’aile, définissant une mâture de support (30) de l’aile.
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en que la mâture du support (30) a une forme de portique situé transversalement par rapport à l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire, comprenant deux montants fixes (31) par rapport à un corps du navire (40), une traverse (32) s’étendant entre les montants (31), et une liaison mobile (33) le long de la traverse (32) et d’au moins une partie de chaque montant (31), ladite liaison mobile (33) se termine sur chaque montant (31) par une courbe (33a) pour assurer l’inclinaison de l’aile, de sorte que l’axe longitudinal (XX’) de l’aile (10) soit tangentiel à la courbe (33a), ladite aile étant reliée à cette mâture de support (30) par cette liaison mobile (33) pour transférer l’aile d’un bord à l’autre du navire (40).
Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en que la mâture du support (30) a une forme de portique situé sur l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire, comprenant deux montants fixes (31) par rapport au corps du navire (40) et un axe de rotation (34) s’étendant entre les montants (31), orienté selon l’angle d’incidence (i) donné par rapport à l’axe longitudinal (Av/Ar) du navire (40) pour assurer l’inclinaison de l’aile, ladite aile étant reliée à cette mâture de support (30) par cet axe (34) pour pivoter l’aile d’un bord à l’autre du navire (40).
Dispositif, selon l’une des revendication précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend une unité de pilotage configurée pour piloter l’orientation de chaque module de création d’un courant d’air (20) en fonction de la direction du fluide (V).
Dispositif, selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprend une unité de pilotage configurée pour piloter les déplacements de l’aile (10) d’un bord à l’autre du navire (40).