FR3115526A3 - Pilotage d’une voilure de traction - Google Patents

Abstract

Dispositif de pilotage automatique d’une voilure comme un cerf-volant consistant à provoquer automatiquement par tractions successives sur ses lignes de traction son déplacement latéral alternativement dans une direction et dans une autre, au lieu d’avoir à provoquer ces tractions successives manuellement ou par un moteur commandé par un ordinateur. Applications à la propulsion des navires et chars à voile, ainsi qu’aux éoliennes et hydroliennes. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ]

Description

Pilotage d’une voilure de traction

Le domaine est celui de la traction par le vent des navires et des chars à voile, mais c’est aussi celui de la génération d’énergie par exemple électrique par des éoliennes et des hydroliennes.

On connait un dispositif souvent dénommé « kite surf » composé d’une planche flottante dont l’utilisateur est relié à un cerf-volant par des lignes de traction. Un cerf-volant se place naturellement dans le lit du vent, c'est-à-dire par rapport qu’il s’oriente par rapport à l’utilisateur dans la direction dans laquelle le vent souffle, mais certains cerfs-volants ont des moyens d’orientation leur permettant de se déplacer de part et d’autre de cette position, à l’intérieur d’un domaine appelé fenêtre de vol.

Pour augmenter la puissance d’une telle voilure, il est connu de provoquer - par tractions successives sur ses lignes de traction – le déplacement latéral de la voilure à l’intérieur de sa fenêtre de vol, alternativement dans une direction et dans une direction inverse, afin que la vitesse de son déplacement par rapport à l’air augmente. La force générée par un fluide comme le vent par exemple sur une voilure étant proportionnelle au carré de sa vitesse par rapport au fluide considéré, on augmente ainsi la force propulsive de l’engin.

Le pilote d’un tel engin passe son temps à tirer alternativement sur deux lignes de traction de sa voilure. Pour adapter ce système à la propulsion des cargos et autres bateaux, il est connu de faire appel à l’intelligence artificielle afin de générer ces tractions successives par un ou plusieurs moteurs pilotés par ordinateurs, en tenant compte de la position du cerf-volant, mais cela représente une dépense d’énergie qui peut s’avérer importante.

On connait WO2007034193 (A2) du 29 mars 2007 de NICHOLSON KIT [GB] et Al. qui décrit un générateur d'énergie comprenant un cerf-volant dont la forme ou l'orientation sont modifiables pour amener le dispositif mobile à se déplacer de manière cyclique et générer de l'énergie.

On connait US6523781 du 11 avril 2002 de RAGNER GARY DEAN [US] qui a antériorisé la demande WO2007034193 (A2) précitée en décrivant un générateur de puissance comprenant un cerf-volant relié à un dispositif mobile par une ligne de traction, la forme ou l'orientation du cerf-volant étant modifiable pour amener le dispositif mobile à se déplacer de manière cyclique et générer de l'énergie.

Problème technique

L’objectif de la présente invention est de se passer de manipulations par un pilote ou par un mécanisme motorisé pour obtenir l’augmentation de force propulsive provoquée par le déplacement latéral d’une voilure dans un fluide.

L’invention sera bien comprise, et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, laquelle est illustrée par les figures 1 à 11 qui représentent toutes des dispositifs ou parties de dispositifs selon l’invention.

est une vue en perspective d’un bateau 5 muni d’un dispositif selon l’invention, comprenant une girouette 10, un oscillateur 20 muni de deux points de tire 22 et 23 auxquels sont attachés deux lignes de traction tribord 40B et bâbord 41B passant par un coulisseau de tête de mât 61 placé en tête du mât 6, et se poursuivant respectivement par les lignes de traction tribord 40A et bâbord 41A tirées par la voilure 1. Une ligne de traction supplémentaire 42 permet de faire varier l’incidence de la voilure 1 par rapport au vent. Le mât 6 peut pivoter librement à partir d’un moyen de fixation bas 62 situé sur l’oscillateur 20.

est une vue en perspective du même dispositif vu sous un angle différent permettant de voir l’axe vertical 15 autour duquel peut pivoter la girouette 10 pour que le dispositif se place automatiquement dans le lit du vent, et le réglage 21 de l’inclinaison de l’oscillateur 20 qui permet d’adapter le pilotage automatique de la voilure en fonction du cap du bateau par rapport au vent.

est une vue en perspective d’un dispositif simplifié ne comportant pas de girouette 10. Le vent a placé la voilure 1 vers la gauche, et les points de tire 22 et 23 sont donc eux aussi déplacés vers la gauche de l’oscillateur.

est une vue en perspective du même dispositif, alors que le vent a déplacé la voilure vers la droite. La force produite par la voilure sur les lignes de traction 40A et 41A est alignée avec celles liant la tête de mât 61 avec les points de tire 22 et 23 de l’oscillateur. Le système est ici en équilibre instable puisqu’il suffit d’un léger déplacement de la voilure vers la droite ou vers la gauche pour que cet alignement cesse.

est une vue en perspective du même dispositif alors que le vent a encore déplacé la voilure vers la droite, ce qui fait que les points de tire 22 et 23 de l’oscillateur se sont déplacés vers la droite.

est une vue en perspective d’un dispositif comprenant en supplément une voilure tournante 2 tournant librement autour d’un axe 3.

est une vue en perspective d’un bateau 5 relié par un ensemble de lignes de traction 4 à un dispositif selon l’invention, similaire à celui de la mais muni d’une seconde voilure tournante 2B de même axe de rotation, située derrière la voilure tournante 2, qui tourne dans le sens opposé à la première voilure tournante 2.

est une vue en perspective d’un bateau 5 relié par un ensemble de lignes de traction 4 à un dispositif selon l’invention composé d’une voilure 1 qui est une aile, munie de deux hélices 2 et 2B situées aux extrémités de cette voilure. Les lignes de traction sont reliées au sommet d’un mât pivotant 6 qui peut s’aligner sensiblement avec elles sous la force de traction exercée par la voilure 1.

est une vue en perspective d’un dispositif selon l’invention composé d’une voilure 1 qui est une aile, munie de deux hélices 2 et 2A situées aux extrémités de la voilure, la voilure étant perfectionnée par rapport à celle de la car sa finesse est meilleure, les axes de rotation des hélices étant sensiblement perpendiculaires aux plans respectifs des deux parties de la voilure 1 auxquelles elles sont fixées.

est une vue en perspective de composants d’un dispositif simplifié dont la girouette 10 est tenue à la main. Les points de tire 22 et 23 sont ici des poulies pour que la distance entre un point de tire et le coulisseau de tête de mât varie de façon plus importante. On peut voir les butées de la girouette qui limitent la rotation de l’oscillateur 20. Ces butées pourraient être réglables.

est une vue en perspective du dispositif de la , assemblé.

La présente invention est un dispositif de pilotage d’une voilure (1) reliée à un objet dit objet tiré (5) comme par exemple un véhicule terrestre ou marin, ladite voilure étant reliée audit objet tiré par au moins deux lignes de traction (40A-40B et 41A-41B) permettant d’orienter ladite voilure, lesdites lignes de traction (40A-40B, 41A-41B) étant fixées audit objet tiré par des éléments dits points de tire (22 et 23), la variation de position d’un desdits points de tire par rapport audit objet tiré ayant pour effet de modifier l’orientation dans l’espace de ladite voilure, caractérisé en ce qu’il comporte :
- un élément dit capteur de position (61) de ladite voilure par rapport audit objet tiré,
- un élément dit oscillateur (20) permettant audit point de tire de se déplacer par rapport audit objet tiré en fonction de la position de ladite voilure indiquée par ledit capteur de position,
et en ce qu’au moins un desdits points de tire a au moins deux positions d’équilibre différentes séparées par une position d’équilibre instable.

Description détaillée de l’invention

Le principe de la présente invention est de remplacer l’action humaine consistant à tirer alternativement sur la ou les lignes de traction d’une voilure comme un « kite-surf » par un dispositif mécanique effectuant automatiquement ces opérations. Pour simplifier l’exposé, on parle ici souvent de modifier la longueur de deux lignes de traction, mais il suffit de modifier la longueur d’une seule, car en tirant sur l’une des lignes de traction ou en la relâchant, l’autre conservant toujours la même longueur, on obtient le même effet, qui est que la différence de longueur entre les deux lignes de traction varie cycliquement.

Le procédé consiste à provoquer un déplacement latéral d’un point de tire par le mouvement latéral de la voilure, ce mouvement latéral de la voilure provoquant à son tour un mouvement latéral du point de tire, et ainsi de suite, ce qui a pour effet de déplacer latéralement la voilure de façon cyclique afin que son mouvement dans le fluide avec lequel elle coopère soit plus rapide et génère une force plus importante que si la voilure restait immobile par rapport à l’objet tiré. On entend ci-avant par mouvement latéral un mouvement sensiblement perpendiculaire à l’axe moyen des lignes de traction reliant l’objet tiré à la voilure.

Le déplacement d’un point de tire s’effectue le long d’un trajet qui peut être déterminé par tout moyen mécanique connu entre ses positions d’équilibre.

Avantageusement, le capteur de position est un élément dit coulisseau 61 par lequel passe la ligne de traction, situé à l’extrémité d’un élément dit mât 6 lié mécaniquement, directement ou non, à l’objet tiré par un moyen de fixation bas 62, ce moyen de fixation bas lui permettant de s’orienter par rapport à l’objet tiré sous l’effet de la force provoquée par la voilure. La variation de position du coulisseau par rapport au point de tire a pour effet de modifier la distance entre le point de tire et le coulisseau. Cela provoque une modification de la distance entre le coulisseau et le point de fixation de la ligne de traction à la voilure, ce qui provoque par conséquence une modification d’orientation de la voilure et donc un changement de la direction de son déplacement dans l’espace.

L’objet tiré par la voilure peut aussi bien être un véhicule comme un bateau ou un char à voile, qu’un objet fixe.

La voilure est reliée à l’objet tiré par plusieurs lignes de traction dont une ligne de traction comportant deux parties 41A et A1B fixée à l’objet tiré par un élément dit point de tire 22. Cette ligne de traction passe par un élément dit coulisseau 61 placé en haut d’un mât 6 qui est mobile. Le coulisseau se déplace avec la voilure, parce que le mât est relié mécaniquement à l’objet tiré par un moyen de fixation bas 62 qui lui permet de s’orienter librement par rapport à l’objet tiré pour s’aligner sensiblement avec la force provoquée par la voilure sur les lignes de traction reliant la voilure à l’objet tiré. Le mât est par exemple fixé à l’objet tiré par une rotule ou un dispositif mécanique équivalent. On entend ci-avant par mât tout élément mécanique comportant un moyen de fixation bas 62 et un coulisseau 61 distant de ce moyen de fixation bas, et il ne s’agit pas obligatoirement d’une pièce rectiligne.

Un des avantages de cette liberté laissée au mât est aussi de minimiser le couple de piqué ou de gite qu’il peut transmettre à l’objet tiré.

L’élément dit oscillateur 20 permet au point de tire 22 de se déplacer latéralement en fonction de la position du mât. Cela peut être réalisé par tout moyen mécanique connu comme un levier tel que représenté aux figures 10 et 11 ou un chariot coopérant avec un rail tel que représenté aux figures 1 à 5.

Le point de tire doit avoir au moins deux positions d’équilibre différentes séparées par une position d’équilibre instable pour que le mouvement cyclique se perpétue.

L’amplitude possible du déplacement latéral d’un point de tire, dénommée ci-après débattement de point de tire, permet d’optimiser l’efficacité de la voilure en fonction de la force du vent, et de son orientation par rapport à celle du véhicule dans le cas où l’objet tiré est un véhicule.

Le dispositif peut comporter une ou plusieurs butées de points de tire dont la position peut être modifiée. C’est alors en déterminant la position d’une telle butée que l’on détermine la position d’équilibre d’un point de tire.

La variation de tension d’une ou plusieurs lignes de traction (puisque la force du vent sur une voilure pilotée par le dispositif selon l’invention est variable au cours d’un cycle), et/ou le changement de l’orientation du mât (puisque la voilure change d’emplacement et entraîne un mouvement du mât, et/ou le déplacement du point de tire (pour la même raison), peuvent aussi être utilisées pour produire de l’énergie. L’homme de l’art a de nombreux moyens à sa disposition pour y parvenir, en transformant mécaniquement ces variations de tension ou ces mouvements pour entraîner la rotation d’un générateur comme un alternateur.

La variation de tension de la ou des lignes de traction peut être augmentée en diminuant la tension par une diminution de l’incidence de tout ou partie de la voilure par rapport au fluide qu’elle traverse. Un dispositif selon l’invention peut comporter une ligne de traction 42 contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure, permettant de la border ou au contraire de la choquer pour reprendre les termes de la marine à voile. Dans le cas où le dispositif est utilisé pour produire de l’énergie par la variation de tension d’une ou plusieurs des lignes de traction, il est avantageux de diminuer l’incidence au moment du cycle auquel la tension est minimale, pour l’abaisser encore. La voilure peut même se mettre dans le lit du vent, et flotter sans aucune portance, pendant un court instant, afin de minimiser la tension de cette ligne de traction. Il est avantageux de contrôler la tension de cette ligne de traction en tenant compte la position du ou des points de tire par rapport à l’oscillateur. Le dispositif est avantageusement muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la longueur d’une ligne de traction 42 contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure, pour diminuer son incidence lorsqu’un point de tire n’est pas à l’une de ses positions d’équilibre.

Dans une version perfectionnée, les deux positions d’équilibre d’un point de tire peuvent être modifiées pour tenir compte de la direction du vent par rapport à l’objet tiré.

Le dispositif selon l’invention comporte avantageusement un moyen dit moyen de réglage permettant de modifier en temps réel une au moins des positions d’équilibre du point de tire. Cela permet d’adapter le mouvement cyclique de la voilure en fonction de la direction du vent et de sa force.

Un moyen de réglage consiste à ce que l’oscillateur soit inclinable. Cela permet par exemple d’avoir une position des fixations à la voilure des lignes de traction qui ne sont pas à la même altitude. C’est ainsi que l’on peut provoquer un déplacement de la voilure plus verticalement et/ou plus horizontalement, ce qui est un avantage à certaines allures.

Lorsque la voilure descend, par exemple parce que le vent diminue, il faut l’empêcher de toucher le sol, ou la mer si l’objet tiré est un bateau, et la meilleure solution est de recentrer la voilure au centre de sa fenêtre de vol. La descente de la voilure ayant pour effet d’incliner le mât sous le vent, la meilleure solution est que l’inclinaison du mât sous le vent limite le débattement de point de tire. Le dispositif est avantageusement muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la position d’une au moins des positions d’équilibre d’un point de tire, pour diminuer le débattement de point de tire lorsque le mât s’incline au-delà d’une limite fixée par le concepteur du dispositif ou par son utilisateur

Une mesure supplémentaire est de diminuer l’incidence de la voilure par rapport au vent. Cela est possible à la condition que la voilure soit munie d’un moyen de réglage de l’incidence, ce qui est le cas pour nombre de celles qui existent sur le marché. Le dispositif est avantageusement muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la longueur d’une ligne de traction 42 contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure, pour diminuer son incidence par rapport au vent lorsque le mât s’incline au-delà d’une limite fixée par le concepteur du dispositif ou par son utilisateur.

Dans le cas où l’objet tiré est un véhicule terrestre ou marin, il est avantageux de tenir compte de l’orientation du vent par rapport à la direction de déplacement du véhicule. On entend ci-avant et ci-après par direction de déplacement du véhicule la direction dans laquelle il se déplace avec le moins de résistance, qui est en général proche du vecteur allant de l’arrière du véhicule à son avant.

Lorsque le mât s’oriente trop vers l’arrière du véhicule, cela finit par avoir pour conséquence qu’il est tiré vers l’arrière, ce qui n’est pas souhaitable pour ceux qui sont optimisés pour ne se déplacer que dans une seule direction. Il est alors nécessaire de diminuer l’incidence de la voilure par rapport au vent pour que la force exercée sur les lignes de traction diminue. Le dispositif est avantageusement muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la longueur d’une ligne de traction 42 contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure, pour diminuer cette incidence lorsque le mât s’incline même légèrement vers l’arrière du véhicule.

A l’inverse, lorsque le mât s’oriente vers l’avant du véhicule, la voilure peut parcourir sans danger toute sa fenêtre de vol, et le débattement de point de tire peut être maximal.

Lorsque le mât s’oriente latéralement par rapport à la direction du véhicule, la voilure n’entraîne le véhicule vers l’avant que lorsqu’elle se place dans une partie de sa fenêtre de vol. Il est donc nécessaire que la position du ou des points de tire soit adaptée, et que le débattement de point de tire soit réduit pour éviter de faire sortir la voilure de sa fenêtre de vol. Une autre méthode consiste à incliner l’oscillateur pour que le mouvement de la voilure se fasse selon une trajectoire plus inclinée par rapport à l’horizontale. Le dispositif est avantageusement muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la position d’une au moins des positions d’équilibre d’un point de tire, pour diminuer le débattement de point de tire lorsque le mât s’oriente latéralement par rapport à la direction du véhicule.

Avantageusement, au moins une des positions d’équilibre du point de tire est déterminée par la coopération mécanique entre le moyen de réglage et un moyen de mesure de la direction du fluide avec lequel coopère la voilure par rapport à l’objet tiré. L’homme de l’art peut concevoir toutes sortes de moyens par lesquels la position d’un point de tire est modifiée en fonction de la direction du vent.

Pour ne pas avoir à modifier le dispositif de pilotage selon l’invention en fonction de la variation de la direction du vent, ou de celle du véhicule dans le cas où l’objet tiré est un véhicule, l’oscillateur est avantageusement fixé sur une girouette 10 pouvant pivoter autour d’un axe solidaire de l’objet tiré, permettant à cette girouette de se placer dans le lit du vent. Pour rester dans le lit du vent, cette girouette ne doit pas pouvoir tourner autour de son axe de rotation lorsque le point de tire est plus proche de l’une de ses deux positions d’équilibre que de sa position d’équilibre instable, car dans ce cas, la girouette s’orienterait non pas dans le lit du vent mais dans la direction moyenne des lignes de traction.

L’homme de l’art dispose de nombreux moyens mécaniques pour parvenir à ce résultat. Il peut par exemple ne permettre à la girouette de pivoter autour de son axe 15 que lorsque le point de tire est plus proche de sa position d’équilibre instable que de la plus proche de ses deux positions d’équilibre stable. Il est à noter que la girouette peut aussi tourner lorsque le point de tire s’éloigne un peu de sa position d’équilibre instable sans pour autant nuire au fonctionnement du dispositif.

Le changement d’orientation de la girouette peut aussi être réalisé manuellement, ou motorisé et piloté par un ordinateur relié à un capteur d’orientation du vent.

Une autre solution possible pour que la girouette reste sensiblement dans le lit du vent consiste à ce que sa rotation autour de l’axe 15 soit freinée par un moyen d’amortissement, afin qu’elle ne puisse tourner que très lentement et reste donc toujours proche d’une position moyenne dans laquelle elle est sensiblement dans le lit du vent.

Le moyen de fixation bas 62 du mât 6 peut être solidaire aussi bien de l’objet tiré, que de la girouette ou de l’oscillateur.

Avantageusement, un ou plusieurs rappels élastiques maintiennent le mât dans une position de repos ne l’empêchant pas de se rapprocher de l’alignement avec l’ensemble des lignes de traction de la voilure sous la force exercée par le vent sur cette dernière.

Ce ou ces rappels élastiques le maintiennent avantageusement dans une position de repos dans laquelle son axe longitudinal fait un angle inférieur à 45° avec la verticale, ou même dans une position sensiblement verticale.

Il peut être avantageux de munir le dispositif d’un moyen permettant de limiter le débattement de la position du mât autour de son point de fixation à l’objet tiré, pour stabiliser l’ensemble.

Dans une version perfectionnée le mât a une longueur variable. Il peut par exemple comporter une partie télescopique ou avoir une longueur élastiquement variable ou encore comporter des parties articulées entre elles. Comme il ne doit résister qu’à la tension, son échantillonnage peut être très léger.

Sa longueur minimale est avantageusement telle que le coulisseau 61 soit au-dessus de l’intérieur de la surface supérieure de l’objet tiré. Cela permet de fixer facilement la voilure à ses lignes de traction.

Il est aussi avantageux que cette longueur minimale du mât soit telle qu’une extrémité de la voilure peut être déplacée pour se situer au-dessus et à l’intérieur de la surface supérieure de l’objet tiré, car cela permet de la préparer et le cas échéant de la gonfler sans qu’elle soit soumise à la saleté du sol, ou aux vagues si l’objet tiré est un bateau.

Dans une version perfectionnée, non représentée, le dispositif selon l’invention est muni d’un moyen de rangement de la voilure. Le mât peut par exemple être creux, permettant de ranger tout ou partie de la voilure, comme une chaussette à spi que connaissent bien les plaisanciers, lesquelles se présentent généralement sous la forme d’un tube souple ou rigide. Une telle chaussette souple peut aussi être rangée le long de ce mât ou à proximité.

Le dispositif selon l’invention peut être muni d’un rouleau d’enroulement (non représenté) permettant d’enrouler les lignes de traction pour rapprocher ou éloigner la voilure 1 de l’objet tiré 5. Dans ce cas, le dispositif selon l’invention peut rester opérationnel, puisque le trajet des lignes de traction peut rendre leurs longueurs variables quelle que soit la distance entre la voilure et l’objet tiré, en faisant passer ces lignes par une poulie située entre le point de sortie des lignes du rouleau d’enroulement, une poulie située sur un point de tire et le coulisseau 61.

Le dispositif selon l’invention peut aussi comporter un moyen de déplacement du coulisseau 61 de tête de mât vers l’avant et/ou vers l’arrière de l’objet tiré, afin de modifier l’emplacement du centre de voilure, longitudinalement par rapport au centre de dérive de l’objet tiré (de la coque s’il s’agit d’un bateau). En déplaçant ce coulisseau, on déplace aussi longitudinalement le point d’application de la force vélique sur l’objet tiré, ce qui permet de se passer de moyen de commande de direction comme un gouvernail. C’est similaire à ce qui se passe avec une planche à voile classique. Au vent arrière, on peut déplacer latéralement ce coulisseau 61 pour orienter le déplacement de l’objet tiré.

Pour cela, on peut aussi bien déplacer directement le haut ou le bas du mât, que son orientation par rapport à son point de fixation à l’objet tiré. On peut aussi provoquer une telle modification en déplaçant les points de tire des lignes de traction sur l’objet tiré, ou même l’ensemble du dispositif.

En munissant la voilure 1 d’une voilure additionnelle tournante 2 comme une hélice, et en laissant cette hélice tourner librement, les pales de l’hélice acquièrent une vitesse plus importante par rapport à l’air, et leur portance devient supérieure à celle de pales fixes de mêmes caractéristiques géométriques et en particulier de même surface. La tension sur les lignes de traction 4 est augmentée, et la vitesse d’un objet tiré tracté par le dispositif est par conséquent également augmentée.

Une telle disposition telle qu’illustrée par la fonctionne au vent arrière ainsi qu’aux allures portantes, mais ne permet pas de remonter au vent car à ces allures, les lignes de traction 4 pourraient tirer l’objet tiré 5 en marche arrière.

Plusieurs voilures peuvent être contrôlées par le même dispositif de pilotage. Elles sont dans ce cas reliées l’une à l’autre par des lignes de traction de longueur fixe, et elles ont donc des positions semblables à des altitudes différentes.

Il est possible de juxtaposer plusieurs dispositifs selon l’invention, mais il faut éviter que les voilures que ces dispositifs pilotent ne se heurtent pas les unes aux autres. Il faut donc synchroniser leurs mouvements pour que leurs déplacements soient en permanence de directions proches. Cela peut être obtenu en synchronisant le mouvement des oscillateurs des différents dispositifs, ce que l’homme de l’art peut faire de très nombreuses façons, en reliant deux oscillateurs par plusieurs câbles ou tiges rigides.

De très nombreuses architectures peuvent être conçues par l’homme de l’art, tant pour le choix de la voilure 1, que pour celui de la voilure tournante 2, ainsi que pour la façon de les combiner entre elles. Ces deux voilures peuvent évidemment former une voilure unique.

Une voilure peut aussi comporter deux voilures tournantes, comme exposé aux figures 7 à 9 et celles-ci tournent dans ce cas avantageusement dans des directions opposées. Il n’est pas indispensable mais avantageux de les synchroniser en rotation pour de le dispositif reste en permanence parfaitement équilibré latéralement.

Il est avantageux de faire tourner la voilure tournante 2 le plus rapidement possible, pour augmenter sa vitesse relative par rapport au vent, mais rien ne s’oppose à ce qu’elle soit munie d’un générateur comme par exemple un alternateur. Un tel moyen ralentit la rotation de l’hélice, ce qui peut s’avérer utile lorsque la vitesse de cette rotation est supérieure à celle pouvant être supportée par la voilure, notamment par la voilure tournante en raison d’un vent trop fort, et aussi lorsque l’on souhaite produire de l’électricité, ce qui est utile en particulier lorsque l’objet tiré est à l’arrêt ou lorsque l’on souhaite le munir d’un éclairage, par exemple de signalisation.

La voilure d’un dispositif selon l’invention peut être réalisé entièrement ou en partie par une ou plusieurs structures gonflables dont la rigidité augmente lorsqu’elles sont suffisamment gonflées. Même une voilure tournante 2 peut être réalisée ainsi.

La voilure est avantageusement flottante, et sa position lorsqu’elle flotte sur l’eau est avantageusement telle que le vent provoque sa sustentation dans l’air à partir de cette position.

Elle peut aussi être plus légère que l’air, pour ne pas retomber au sol lorsque le vent faiblit. Sa partie gonflable est alors gonflée avec un gaz plus léger que l’air comme l’hélium.

Pour éviter d’avoir à faire flotter la voilure sur l’eau ou à la déposer sur le sol avant qu’elle ne prenne le vent et tire l’objet tiré, il est avantageux de l’attacher au sommet d’un mât 6 assez haut, de telle sorte qu’elle se situe toujours au-dessus de l’objet tiré, par exemple du pont du bateau.

Pour compenser une baisse de la force du vent, le dispositif selon l’invention est avantageusement muni d’un rappel élastique diminuant la longueur des lignes de traction lorsque leur tension diminue et l’allongeant dans le cas contraire.

Un tel dispositif est connu de l’homme de l’art, mais dans le cas où l’on exploite la variation de la tension des lignes de traction pour produire de l’énergie comme exposé plus haut, ce rappel élastique ne doit pas, lorsque le vent augmente à nouveau, faire perdre le bénéfice de l’augmentation de la force de traction en résultant sur l’entraînement en rotation de l’alternateur. Il est donc avantageux de disposer le rappel élastique non pas entre la voilure et ce moyen d’entraînement en rotation de l’alternateur, mais de telle sorte qu’il entraîne en rotation ce moyen d’entraînement dans le sens opposé à celui produit par l’augmentation de longueur des lignes de traction. Un perfectionnement consiste à disposer une roue libre entre l’alternateur et son moyen d’entraînement en rotation de telle sorte que seule la rotation de ce moyen d’entraînement en rotation produite par l’augmentation de longueur des lignes de traction produise une rotation de l’alternateur.

Il est évidemment possible de remplacer ce rappel élastique par un moyen motorisé piloté par un ordinateur muni d’un capteur de vitesse du vent.

On peut aussi utiliser le mouvement latéral de la voilure pour entraîner un alternateur. De nombreux moyens techniques sont à la disposition de l’homme de l’art pour parvenir à ce résultat. Il peut disposer à tout emplacement du mât ou même plus haut le long des lignes de traction ou même encore sur un élément solidaire de la voilure, ou encore sur un point de tire, un câble reliant ce point à un moyen d’entraînement en rotation d’un alternateur, ce moyen étant avantageusement semblable à celui qui vient d’être décrit. Il est évidemment souhaitable de disposer au moins deux de ces dispositifs de part et d’autre du dispositif selon l’invention, pour bénéficier de l’énergie produite par le déplacement de la voilure dans chacune des deux directions.

Un autre moyen de parvenir à ce résultat consiste à dédoubler une ligne de traction en la remplaçant par deux lignes dont les longueurs deviennent différentes lorsque la voilure se déplace latéralement. L’homme de l’art sait concevoir de tels dispositifs.

Le premier avantage d’une voilure effectuant des mouvements latéraux dans l’air par rapport à une éolienne tournante en haut d’un mât est la simplicité du mécanisme placé en hauteur, puisque le dispositif de pilotage selon l’invention et l’alternateur peuvent être placés sur terre.

Le second est que le mât ne devant résister qu’à la tension et pas la flexion, il peut être plus léger et beaucoup moins coûteux à fabriquer et à transporter.

Le troisième est qu’il devient possible de placer la voilure en altitude à moindre frais, en bénéficiant ainsi de vents plus forts et plus réguliers, ainsi que d’un plus grand déplacement latéral et donc d’une plus grande vitesse latérale de la voilure.

Le quatrième est l’immense différence de coût de fabrication et de transport entre une voilure souple comme une voilure et l’ensemble formé d’un mât et d’une hélice d’éolienne.

Le cinquième est la suppression des principales nuisances qui affectent le développement de l’équipement d’un territoire en éoliennes, puisque leur bruit n’atteindra plus les riverains.

Cette production d’électricité peut aussi être utilisée lorsque l’objet est un véhicule, sans perdre pour autant l’essentiel de l’effet propulsif attendu.

Un perfectionnement consiste à munir le moyen d’entraînement en rotation de l’alternateur d’une boite de vitesses automatique, et que la démultiplication de la transmission varie en fonction du couple transmis et/ou de sa vitesse de rotation. Ceci permet de faire tourner le plus souvent possible l’alternateur à la vitesse la plus proche de celle à laquelle son efficacité est la plus grande.

On a décrit le dispositif selon l’invention comme géré manuellement ou par des moyens mécaniques reliés à une girouette ou à des ressorts, mais la position des points de tire peut aussi être modifiée un ou plusieurs moyens motorisés gérés par ordinateur. Il en est de même pour les butées de points de tire, qui limitent le déplacement possible des points de tire par rapport à l’oscillateur.

Pour simplifier l’exposé, on a utilisé plus haut et plus bas l’expression « vent » pour parler du mouvement exerçant une force sur une voilure, mais cette expression peut être remplacée partout par le mouvement d’un fluide par rapport à une voilure sans sortir du cadre de la présente invention.

Pour simplifier l’exposé, on a aussi utilisé plus haut et plus bas l’expression « alternateur » et cette expression peut être remplacée partout par « dispositif de conversion d’énergie » sans sortir du cadre de la présente invention.

Également pour simplifier l’exposé, on n’a pas précisé que des parties de câbles ou lignes de traction pouvaient être remplacées par des palans ou tout autre dispositif de démultiplication d’effort. Cela peut être avantageusement utilisé pour diminuer l’encombrement d’un dispositif selon l’invention.

L’invention est aussi tout objet muni d’un dispositif de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes.

Elle est aussi un procédé de pilotage d’un dispositif de pilotage d’une voilure selon l’une quelconque des revendications précédentes, consistant à provoquer un déplacement latéral dudit point de tire par le mouvement latéral de ladite voilure, le mouvement latéral de ladite voilure provoquant à son tour un mouvement latéral dudit point de tire, et ainsi de suite, ce qui a pour effet de déplacer latéralement ladite voilure de façon cyclique afin que son mouvement dans le fluide avec lequel elle coopère soit plus rapide et génère une force plus importante que si ladite voilure restait immobile, étant précisé que l’on entend ci-avant par mouvement latéral un mouvement sensiblement perpendiculaire à l’axe moyen desdites lignes de traction reliant ledit objet tiré à ladite voilure.

Applications

La présente invention s’applique à la traction des navires et des chars à voile, par le vent, mais aussi à la génération d’électricité par des éoliennes et des hydroliennes.

Claims (10)

1. Dispositif de pilotage d’une voilure (1) reliée à un objet dit objet tiré (5) comme par exemple un véhicule terrestre ou marin, ladite voilure étant reliée audit objet tiré par au moins deux lignes de traction (40A-A0B et 41A-41B) permettant d’orienter ladite voilure, lesdites lignes de traction (40A-40B, 41A-41B) étant fixées audit objet tiré par des éléments dits points de tire (22 et 23), la variation de position d’un desdits points de tire par rapport audit objet tiré ayant pour effet de modifier l’orientation dans l’espace de ladite voilure, caractérisé en ce qu’il comporte :
   - un élément dit capteur de position (61) de ladite voilure par rapport audit objet tiré,
   - un élément dit oscillateur (20) permettant audit point de tire de se déplacer par rapport audit objet tiré en fonction de la position de ladite voilure indiquée par ledit capteur de position,
   et en ce qu’au moins un desdits points de tire a au moins deux positions d’équilibre différentes séparées par une position d’équilibre instable.
2. Dispositif de pilotage d’une voilure selon la revendication 1 caractérisé en ce que
   - ledit capteur de position est un élément dit coulisseau (61) situé à l’extrémité d’un élément dit mât (6) lié mécaniquement, directement ou non, audit objet tiré par un moyen de fixation bas (62), ce moyen de fixation bas lui permettant de s’orienter par rapport audit objet tiré sous l’effet de la force provoquée par ladite voilure,
   - et en ce que la variation de position dudit coulisseau par rapport audit point de tire a pour effet de modifier la distance entre ledit point de tire et ledit coulisseau.
3. Dispositif de pilotage d’une voilure selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce qu’il comporte un moyen permettant de modifier la distance entre lesdites positions d’équilibre (22 et 23) dudit point de tire, ci-après dénommée débattement de point de tire, et donc une au moins desdites positions d’équilibre.
4. Dispositif de pilotage d’une voilure selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu’il est muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la longueur d’une ligne de traction (42) contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure, pour diminuer son incidence par rapport au vent lorsqu’un point de tire n’est pas à l’une de ses positions d’équilibre.
5. Dispositif de pilotage d’une voilure selon la revendication 2 caractérisé en ce qu’il est muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la longueur d’une ligne de traction (42) contrôlant l’incidence de tout ou partie de la voilure par rapport au vent pour diminuer cette incidence lorsque le mât s’incline au-delà d’une limite fixée par le concepteur du dispositif ou par son utilisateur.
6. Dispositif de pilotage d’une voilure selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit oscillateur est fixé sur un élément dit girouette (10) pouvant pivoter autour d’un axe (15) solidaire dudit objet tiré, permettant à ladite girouette de se placer dans le lit du vent, et que ladite girouette ne peut pivoter autour de son axe (15) que lorsque le point de tire est plus proche de sa position d’équilibre instable que de la plus proche de ses deux positions d’équilibre stable.
7. Dispositif de pilotage d’une voilure selon la revendication 2 caractérisé en ce qu’il est muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la position d’une au moins des positions d’équilibre (22 et 23) d’un point de tire, pour diminuer le débattement de point de tire lorsque le mât s’incline au-delà d’une limite fixée par le concepteur du dispositif ou par son utilisateur.
8. Objet (5) caractérisé en ce qu’il est muni d’un dispositif de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes.
9. Véhicule (5) caractérisé en ce qu’il est muni d’un dispositif de pilotage d’une voilure selon la revendication 3 lorsqu’elle dépend de la revendication 2 caractérisé en ce que ledit dispositif de pilotage est muni d’un moyen mécanique ayant pour effet de modifier la position d’une au moins des positions d’équilibre (22 et 23) d’un point de tire, pour diminuer le débattement de point de tire lorsque le mât s’oriente latéralement par rapport à la direction du véhicule
10. Procédé de pilotage d’un dispositif de pilotage d’une voilure selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, consistant à provoquer un déplacement latéral dudit point de tire par le mouvement latéral de ladite voilure, le mouvement latéral de ladite voilure provoquant à son tour un mouvement latéral dudit point de tire, et ainsi de suite, ce qui a pour effet de déplacer latéralement ladite voilure de façon cyclique afin que son mouvement dans le fluide avec lequel elle coopère soit plus rapide et génère une force plus importante que si ladite voilure restait immobile, étant précisé que l’on entend ci-avant par mouvement latéral un mouvement sensiblement perpendiculaire à l’axe moyen desdites lignes de traction reliant ledit objet tiré à ladite voilure.