FR3119206A1 - Tour éolienne verticale pivotante d’aide à la propulsion et à la navigation des navires de commerce - Google Patents
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Abstract
Dispositif éolien d’aide à la propulsion et à la navigation des navires de commerce. L’invention concerne une tour verticale éolienne sur base pivotante sur 360° constituée d’un carénage renfermant une turbine dont la rotation permet en toutes circonstances la production d’électricité activant les moteurs de propulsion des navires de commerce. Le carénage vertical (1) est pourvu de 3 déflecteurs (2) ayant pour rôle de détourner le souffle négatif du vent freinant la rotation de la turbine et de le transformer en flux d’air positif. L’efficacité du dispositif repose sur la rotation de 360° de l’ensemble carénage-turbine gérée par les informations de la station météorologique transmises à l’unité de gestion électronique permettant l’orientation automatique face au vent du carénage, ce qui conserve à la turbine toute son efficacité, quelle que soit la direction du vent ou le changement de cap du navire. Figure pour l’abrégé : Fig. 9
Description
La présente invention concerne une tour verticale semi elliptique pivotante sur 360° constituée d’un carénage abritant une turbine éolienne générant une force active électrique multi services prioritairement destinée à la propulsion des navires de commerce.
Dans le but de lutter contre le réchauffement de la planète, de nombreux essais sont en cours, visant à pourvoir les navires de commerce de voiles ou même d'ailes volantes afin de réduire la consommation de en carburant, les rejets dans l’atmosphère de CO2, particules fines et autres polluants, et tout en diminuant sensiblement le coût des transports.
Les performances des navires équipés de voiles cylindriques (effet Magnus) se heurtent à certains obstacles, dont le plus important réside dans le fait qu’ils sont totalement inefficaces sous un angle de 45° de chaque côté du lit du vent, ce qui a pour conséquence d’interdire aux navires la poursuite de routes directes ou caps prévus dans le programme de navigation.
Le dispositif selon l’invention permet d’éviter cette restriction, puisque la force éolienne active la turbine en toutes circonstances et conserve la même force propulsive pour activer une génératrice électrique, quelle que soit la direction du vent ou le cap du navire, la finalité étant de transformer cette force éolienne en énergie électrique secondant ou remplaçant la propulsion classique des moteurs thermiques des navires.
Selon l’invention, l’ensemble du dispositif (carénage-turbine) est installé isolément ou en plusieurs exemplaires sur le pont des navires selon la taille et le tonnage de ces derniers.
A titre d’exemple, les dimensions du dispositif sont désignées pour étant de 20 mètres de hauteur pour le carénage et de 4 mètres pour le diamètre de la turbine. Ces données étant évolutives et adaptable à la taille des navires.
Les dessins annexés illustrent l’invention :
représente le carénage et la turbine.
représente le cheminement du flux d’air (vent) activant la turbine.
représente les différents éléments composant le dispositif pivotant.
représente les éléments précédents assemblés.
représente l’ensemble du mécanisme assurant la rotation du dispositif.
représente la disposition des galets (6) et des griffes (8)
représente les implantations possibles du dispositif sur le pont des navires, ainsi que l'emplacement de la station météo.
représente les unités de commande assurant la rotation du dispositif.
représente la génératrice sous le pont du navire, ainsi que le mécanisme de transmission (turbine/génératrice).
En référence à ces dessins l’ensemble carénage-turbine est constitué d’un carénage (1), fixé sur un plateau (15) pivotant sur 360° sur un double chemin de galets (6), eux-mêmes disposés au contact du pont du navire (7) ( , 3 et 4).
Pour éviter que l’ensemble carénage-turbine ne soit déséquilibré par les mouvements du navire ou des vents violents, le plateau pivotant (15) est solidarisé au pont du navire par un jeu de griffes (8) empêchant tout basculement ( , 4 et 6).
Le carénage, pièce essentielle du dispositif, présente une face demi-ovoïde (A) opposée à une face largement ouverte (B) à la capture d’air activant la turbine ( ). Sur toute sa hauteur, ce carénage est pourvu de 3 déflecteurs (2) ( , 2) ayant pour rôle de détourner le flux d’air agissant en frein sur la face convexe des pales de la turbine et de le transformer en vent positif renforçant la pression sur la face concave des pales (5) ( ). L’ensemble de l’air capté, prisonnier du carénage (1), conserve alors une force motrice accélérée par effet venturi jusqu’aux lumières d’échappement (10) ce qui double la vitesse de rotation de la turbine, ainsi que le couple obtenu en bout d’axe.
Selon l'invention, le dispositif n’est pleinement efficace que si le carénage se positionne face au vent, ce qui est assuré par la rotation de l’ensemble carénage/turbine pivotant sur la base tournante (15), elle-même prolongée sous le pont du navire par un tube maintenu centré par un palier (3), passage nécessaire à l’axe de la turbine (4) ( , 4, 5 et 6). Ce tube guide reçoit une couronne dentée (11) activée par un moteur électrique annexe (13) et son pignon d’entraînement (12), ainsi qu’un frein hydraulique (14), pouvant sur demande bloquer la rotation du mécanisme ( et 8).
La rotation et le positionnement du carénage face au vent, quelle que soit sa direction, sont automatiquement assurés par une station météorologique (17) qui, par un anémomètre (20) et une girouette (21) relève en permanence vitesse et direction du vent. Ces données sont transmises à une unité de gestion électronique (16), analysées puis transformées en flux électrique au moteur (13) activant la rotation de l’ensemble carénage/turbine ( , 7, 8). Le dispositif se positionne ainsi toujours face au vent même s'il change de direction, ou que le navire modifie sa route.
La turbine à l’intérieur du carénage reste l’organe moteur du mécanisme. Elle comporte 6 pales incurvées (5) fixées sur un axe (4) maintenu en partie haute (D) et basse (C) du carénage par des paliers (3) ( , 3, 4). La partie inférieure de l’axe de la turbine (4) se prolonge au travers de la plaque tournante (15) et du pont du navire (7) son extrémité étant alors connectée à une génératrice électrique (18) alimentant le ou les moteurs électriques du navire ( , 5, 9).
Le dispositif selon l’invention conservant toutes ses caractéristiques trouve également une seconde application terrestre ou maritime : Le dispositif se substituant aux éoliennes à axe horizontal classiques ; L’ensemble carénage-turbine étant alors dimensionné à la production électrique souhaitée. Dans tous les cas cités, l’accès à la génératrice située à la base du dispositif facilite grandement l'entretien, la maintenance et les réparations.
La réalisation du dispositif demeure du domaine de toute industrie maîtrisant la construction d’éoliennes classiques. La structure du carénage étant de métal (acier ou aluminium) pouvant même être réalisée en matière composite.
Les pales de la turbine sont prioritairement (pour alléger l’ensemble) réalisées en composite. Toutes les pièces annexes sont usinées selon les techniques éprouvées, propres à la fabrication de celles-ci.
Claims (8)
- Dispositif éolien d’aide à la propulsion des navires de commerce comprenant au moins un moteur et un pont, caractérisé en ce qu’il concerne une tour verticale semi-elliptique pivotant sur 360° constituée d’un carénage (1) percé de lumières d’échappement, abritant une turbine éolienne dont l’axe (4) en partie basse active une génératrice électrique alimentant le ou les moteurs assurant la propulsion des navires de commerce.
- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le carénage (1) est pourvu de 3 déflecteurs (2) qui détournent le flux d’air freinant la rotation de la turbine, en le transformant en vent positif renforçant la pression sur la face concave des pales (5).
- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que l’ensemble de l’air capté, accéléré par effet venturi reste prisonnier du carénage (1) et conserve une force motrice jusqu’aux lumières d’échappement (10).
- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l’ensemble carénage-turbine fixé sur une base pivotante (15) tourne sur un double chemin de galets (6) eux même au contact du pont du navire (7).
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la rotation face au vent de l’ensemble carénage-turbine est activée par une couronne dentée (11) activée par un moteur électrique annexe (13).
- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que l’ensemble carénage-turbine ne peut pas être déséquilibré par les mouvements du navire ou des vents violents, la base pivotante étant solidarisée au pont du navire par des griffes (8) évitant ainsi tout basculement.
- Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l’ensemble carénage-turbine se positionne automatiquement face au vent grâce à une station météorologique (17) relevant en permanence par une girouette (21) et un anémomètre (20) les informations de direction et vitesse du vent. Ces données sont ensuite analysées par une unité de gestion électronique (16) puis transposées en flux électriques au moteur (13) activant la rotation de l’ensemble carénage-turbine.
- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la partie inférieure de l’axe de la turbine (4) se prolonge au travers de la base pivotante (15) et du pont (7) du navire pour être connectée à une génératrice électrique (18) alimentant le ou les moteurs du navire.
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