Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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Divulgation
La principale forme sous laquelle sera divulguée la présente invention est
celle d'une
éolienne, à air ou marine. Il sera montré subséquemment que d'autres
applications sont
possibles, comme par exemple, celles réalisant la machine sous forme de pompe,
d'aspirateur, de propulseur et ainsi de suite.
Les éoliennes se présentent généralement sous deux types principaux. Dans le
premier
cas, on dira que l'éolienne est de type frontal, dans la mesure où l'axe de
rotation de
l'hélice est horizontal ce qui entraine un positionnement de celle-ci qui est
vertical. Les
airs, ou les liquides y entrent donc par l'avant et sont rejetés par
l'arrière. (Fig. 1 a) Dans
le second cas, la machine est surtout utilisée en tant que turbine, et on dira
que la machine
est de type latéral, puisque l'axe de rotation de la pale sera généralement
vertical, et que
la pale sera disposée horizontalement. En ce dernier cas, les fluides, air ou
eau entre sur
le coté de la pale. (Fig. 1 b)
Ces deux types de machines sont fort connus, la première, sous forme
d'éolienne, et la
seconde sous forme de turbine.
Défauts de chacune des ces procédures
L'éolienne frontale a principalement deux défauts. Tout d'abord, puisque
l'entrée d'air y
est frontale, il est évident que l'ouverture maximale des pales ne peut être
supérieure à
quarante cinq degrés. Passé ce degré d'angle de la pale, le quantum de prise
au vent se
met progressivement à diminuer. Ensuite, la géométrie de chacune des pales
entraîne une
réduction de surface à mesure que la pale s'approche du centre de l'axe de
rotation. Les
pales sont donc généralement aussi réduites en ce qui concerne leur surface de
prise au
vent. (Fig. 2 a)
En ce qui concerne l'éolienne à entrée latérale, les défauts sont différents,
mais non pas
moins importants.
Le premier défaut de cette dernière consiste en ce que la prise au vent est
positive sur l'un
de ses cotés, et négatives sur le coté inverse. Pour obtenir une bonne
efficacité de
l'éolienne, il faut par conséquent masquer le coté inefficace, en le
recouvrant d'une partie
pouvant simultanément servir de récepteur d'air. Mais, surtout lorsque ce type
de
machine est utilisé comme éolienne d'eau, le système demeure difficilement
utilisable,
car il n'est pas facile de vidanger les eaux comprises dans la section
négative, à contre
courant de l'entrée des fluides dans l'éolienne.
La seconde difficulté de ce type d'éolienne consiste en ce que l'ouverture des
pales est
variable, ce qui entraine le fait que les pales de centre n'acceptent, attendu
leur
perpendicularité à la prise de vent, que peu d'énergie, et par les des cotés,
et ceci même
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sur leur couple est l'état maximal, sont en grande partie masquées par les
pales situées
entre ces deux positions. Au final, la machine travaille principalement sur
les pales
moyennes, et chacune masque partiellement la suivante. Le total de la prise au
vent est
donc aussi limité, non seulement en surface, mais aussi en efficacité. (Fig. 2
b)
Première version de l'invention
La façon de produire les diverses réalisations de la présente invention
consiste à produire
une éolienne dont les pales auront une position variable à l'intérieur d'un
même cycle, de
telle manière d'accentuer la prise au vent dans le phases positives de ce
cycle, et de telle
manière de la réduire, voire même de l'annuler, lors des phases de prise au
vent négatives
de ce cycle, chaque pale étant, pour réaliser ce mouvement, mue, dans les
principales
réalisations, par deux moyens travaillant en complicité.
La première réalisation de l'invention consiste à chacune des pales d'un
ensemble de
pales, sur une courroie, laquelle courroie est montée, dans la version la plus
simple sur
deux roues d'entraînement, dont les axes sont parallèlement disposés, ces deux
roues
ayant des rotations sur le même plan. (Fig. 3) Plus précisément, la machine
pouvant être
utilisée en tant qu'éolienne à air, à eau, comme pompe, vacuum, aspirateur,
propulseur à
air ou à eau, cette machine se caractérisant par le fait que les pales de la
machines sont
rattachées directement ou indirectement à deux structures motrices distinctes
et
mécaniquement coordonnées entre elles, ceci entrainant ces pales à décrire,
pour chacun
de leur cycle, une suite de deux mouvements alternatifs ou plus se répétant à
chacun des
cycles de la machine, la version la plus élémentaire de la machine étant
réalisée par un
arrangement comprenant en composition :
- des pales de la machine, ces pales étant installées sur un moyen de support
tel une
courroie, une chaîne, des roues de support et un cadre rigide de support,
- un moyen de support des pales, tel une courroie, une chaine, cette courroie
ou cette
chaîne étant monté sur deux roues d'entrainement, ce qui en permet
simultanément
la synchronisation,
- deux roues d'entrainement dont les axes de rotation sont parallèles, ces
roues étant
alignées l'une vis-à-vis l'autre préférablement par des moyens mécaniques, ces
roues comportant préférablement des tenseurs permettant de bander la courroie
ou
la chaîne de support des pales
ces roues d'entrainement étant, lorsque la machine est utilisée pour en
obtenir un
rendement, reliées à un élément moteur tel une génératrice, un moteur, un
pédalier, le
déplacement des pales se faisant alors lors de la rotation des roues
d'entrainement et du
mouvement de la courroie ou de la chaîne dans un mouvement alternativement
rectiligne,
et arqué, ce mouvement rectiligne se produisant entre les deux roues
d'entraînement, et
ce mouvement arquée se produisant lorsque les pale suivent les roues
d'entraînement.
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En réalisant la machine de cette manière, on notera que le déplacement des
pales, les long
des roues d'entraînement produit un mouvement circulaire dans les extrémités
de la
machine, mais produisent un mouvement rectiligne entre les deux roues
d'entraînement.
Dans le premier cas, il est évident que les pales de cette machine pourront
être réalisées à
leur pleine grandeur, puisqu'elles pourront être rectangulaires ou carrées.
Ensuite, il est
important de dire que le couple moteur de chaque pale sera à son maximum non
seulement pour toute la course arquée de leur cinétique, mais aussi pour la
course
rectangulaire.
La prise de vent, dans la portion rectiligne de la cinétique peut donc être
totale, et quel
que soit la rectiligne du déplacement, soit celle du haut, ou celle du bas,
les pales seront
toujours dans le sens de la bonne réception du vent. La même chose est à noter
pour ce
qui est des deux extrémités arquées. (Fig. 6)
La surface de captation du vent de ce type d'éolienne est donc de beaucoup
supérieurs à
celle des éoliennes standard.
Cette configuration est des plus importantes, et ce pour plusieurs raisons,
dont certaines
ont trait à la mécanicité et au ratio grosseur puissance de la machine, et
d'autres, non
moins importantes, ont trait au caractère d'encombrement limité spécifique à
ce type de
machine.
Par ailleurs, comme on pourra le constater, la machine a une allure
rectangulaire,
terminée par des arcs. Lorsque disposée à l'horizontale, cette machine offrira
une hauteur
très faible par rapport à sa largeur, ce qui permettra de la disposer dans des
rivières peu
profondes tout en ne nuisant nullement au trafic maritime ainsi qu'au
caractère
écologique de celle-ci. L'encombrement extrêmement limité de cette éolienne
permettra
aussi de la disposer sur le toit d'immeubles sans nuire à l'esthétique de ceux-
ci. (Fig. 4)
Bien entendu ce type d'éolienne est préférablement muni d'un aileron de
positionnement,
cet aileron permettant de réaliser l'alignement de l'éolienne face au vent.
De plus, un déflecteur pourra être disposé dans le centre de l'éolienne, de
telle manière
d'accapare le maximum de vont possible pour le redistribuer sur les pales, et
augmenter
l'efficacité de l'éolienne. (Fig. 5)
Par ailleurs, on pourra aussi constater que l'éolienne pourra aussi être
disposée à la
verticale. Cette disposition pourra elle aussi s'avérer des plus intéressante
puisqu'elle
celle-ci pour être adjointe à tout poteau existant, et par conséquent de
nombreuse lignes
électriques pourront se voir additionner ce type d'éolienne (Fig.6)
Comme toute l'éolienne, il faut éviter que celle-ci s'emporte lors de vents
violents. Pour
arriver à contrôler la prise au vent, on pourra utiliser divers moyens. Les
premiers
modifieront l'ensemble d'éolienne. Par exemple on pourra la suspendre à un mat
de façon
flexible, et par exemple avec un second déflecteur s'abaissant sous de vents
violent, agir
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sur l'angulation de l'éolienne au vent, de telle manière d'en neutraliser
progressivement
la prise
On poussa aussi jouer su l'angulation des pales, en les ouvrant davantage, si
l'on a pris
soin de les rattacher à la courroie d'une manière en permettant le pivotement
simultané de
l'ensemble de celles-ci. (Fig. 7 a b)
Bien entendu, la courroie supportant les pales peut être ne chaîne. Dans
certains cas, le
vent entraînera les pales de façon non désirée, et entrainera la torsion de la
courroie ou de
la chaîne.
Le dédoublement des roues d'entrainement permettra de réaliser le support des
pales par
un duo de courroies ou de mécaniques. Bien entendu des tenseurs pourront être
ajoutés au
système de telle manière d'en assurer la sécurité de fonctionnement. De même
des
mécanismes d'ajustement de l'alignement des roues devront être ajoutés, de
telle manière
de s'assurer de la parfaite alignement des courroies. (Fig. 8
On pourra aussi se servir des différences de rotation des deux ensembles de
roues et
courroies pour refermer et ouvrir les pales au vent. (Fig. 9)
Une des mécaniques les plus simples permettant cette dernière éventualité
consiste à
joindre deux roues secondaires par une courroie ou une chaîne et d'y installer
entre
celles-ci un tenseur ayant la capacité d'être déplacé de façon rectiligne.
La mécanique la plus simple consiste à supporter chacune des paires de roues
sur un axe
différent et à unir ces axes avec une courroie commune à laquelle on
additionnera un
tenseur. En conséquence, selon que le tenseur sera plus protubérant sur l'une
ou l'autre
partie de la courroie, celle-ci sera allongée sur l'un de ses coté, et
rapetissée sur l'autre.
En déplaçant le tenseur dans l'autre sens, ce sera la partie contraire de la
courroie qui sera
allongée, et la partie complémentaire sera rapetissée. En conséquence, les
roues
prendront, selon la position du tenseur, du retard ou de l'avance l'une par
rapport la
l'autre, ce qui permettra d'ajuster l'angulation de pales par rapport à la
force du vent.
En effet, selon que le tenseur sera en haut ou au bas, le décalage des roues
sera en avance
ou en arrière.
Une autre manière d'ajuster l'angulation des pales par rapport au vent sera
simplement
d'installer l'éolienne, d'une façon non fixe à celui-ci, mais plutôt flexible.
Un
stabilisateur pourra alors être installé sur le mat, et sera subséquemment
relié à l'éolienne.
Il actionnera par conséquent, sous la force du vent l'inclinaison plus ou
moins prononcée
de l'éolienne au vent, et favorisera, selon le cas l'augmentation ou la
réduction de sa prise
de vent.
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Il est important de spécifier que l'éolienne pourra aussi comporter des roues
médiantes
supplémentaires permettant d'en allonger les parties de la cinétique de
déplacement des
pales qui seront rectilignes.
Turbinolienne latérale
La turbinolienne peut aussi être réalisé de la façon latérale. En effet, nous
avons jusqu'ici
montré comment pouvait être réalisée une turbinolienne à entrée de vent
frontale sur les
pales. Nous allons maintenant montrer comment réaliser une prise de vent plus
intéressante que celle réalisée dans les éoliennes latérales conventionnelles
Il est important de rappeler que dans les éoliennes à entrée fluides sur les
pales, non
seulement, cinquante pourcent d'entre elles offraient une contre-force
résultant d'un
mouvement contraire à la direction du fluide, mais aussi, que les dans la
partie positive,
les pales successives masquaient les pales suivantes, ce qui réduisait la
partie au vent
dans cette partie de la machine. Comme on le montrera, la turbinolienne
latérale améliore
ces rendements, et ce simultanément sous ces deux angles.
La façon la plus simple de construire une turbinolienne à entrée de fluide
latérale, est de
la réaliser en utilisant deus roues d'entrainement de grosseur différente.
(Fig. 10) Cette
procédure annulera les parallèles de déplacement que l'on obtient, comme dans
l'éolienne à entrée des fluides frontale. En effet, dans cette version de la
turbinolienne, le
déplacement des pales se fera de façon oblique au système. En conséquence, si
les pales
sont disposées de façon perpendiculaire aux lignes de déplacement, les fluides
y entreront
de façon angules sur un coté, et par un angle contraire sur le coté inverse.
Par cette manière de faire, même si les rectilignes ne sont pas parallèles, on
obtient que le
fluide travaille positivement sur celles-ci, et cela simultanément.
La poussée est aussi positive sur la partie circulaire de la plus petite des
roues
d'entrainement. Cependant, les pales situées sur la parties circulaire de la
plus grosse des
roues d'entraiement est dans une position négative. On note par conséquent au,
total, un
net accroissement du nombre de pales dont la portée au vent est positive. De
plus, comme
la turbinolienne latérale, comme la turbinolienne à entrée de fluides frontale
comporte
des parties de la cinétique de déplacement rectilignes, les pales seront en
ces parties
totalement utilisées, ce qui accroit encore davantage leur portée.
Pour ce qui concerne spécifiquement les pales situées dans la partie arquée de
la plus
grosse des roues d'entrainement, il sera facile de concevoir qu'elle pourront
se replier sur
elles-mêmes sous la poussée contraire des fluides, de façon spontanée, ou
encore de
façon mécanique. En ce dernier cas, des encavure ou des creusets pourront être
pratiquées
dans la roue d'entraînement, de telle manière que la partie inférieure des
pales s'y
engouffrant, ceci ayant pour effet d'en causer le repliement.
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Comme cette turbinolienne sera encore plus plate que les éoliennes frontales,
elle pourra
être utilisée comme turbinolienne martine, ou encore en des endroits en
lesquels elle doit
demeurer ide façon absolue inapparente.
Une version différente de ce type d'éolienne pourra être obtenue en réalisant
celle-ci à
partir de trois roues d'entrainement successives, ce qui donnera à la
turbinolienne pour
ainsi dire une configuration triangulaire. (Fig. 11)
Comme précédemment, cette manière de réaliser la turbinolienne à entrée des
fluides
latérale entraine un prise positive de ceux-ci sur deux des cotés. Mais
contrairement à la
turbinolienne précédente, la partie négative de la cinétique des pales ne se
fera pas un arc,
mais plutôt sur une rectiligne. Pour le cas ou les pales seront fixes, celle-
ci seront donc
toutes les une à la suite des autres, ce qui réduira considérablement leur
prise négative des
fluides. Comme précédemment, cependant, celle-ci pourra être flexible, et par
conséquent
devenir perpendiculaire aux fluides lors de leur remontée de celui-ci. On doit
noter que
la turbinolienne peut aussi être réalisée en nombre supérieur de roues
successives, par
exemple quatre. Mais cette version ne nous semble pas produire d'effets
positifs
supplémentaires évidents.
Turbinolienne latérale à entraînement par poids
Il est bien connu que les ruisseaux peuvent, avec un débit beaucoup plus
faible que celui
des rivières et des fleuves, produire de l'énergie, en se servant, non pas de
la vitesse du
courant, mais du poids de l'eau. Les roues d'eau on été utilisées pendant des
décennies
comme moyens élémentaire de produire de l'énergie.
Encore là, le principe de la turbinolienne nous semble pouvoir être appliqué.
On peut en
effet réaliser un turbinolienne donc les deux roues d'entraînement seront
disposées de
façon oblique par rapport au sol, et munir les courroies ou chaines ou
mécaniques
unissant ces roues ou arc fixes de vase de réception de l'eau. (Fig. ) Comme
précédemment, ces vases se déplaçant dur des rectiligne, commenceront des leur
entrée
sur celle-ci à produire le maximum de leur énergie et ce pour tout le long de
leur
descente, alors que dans les roues d'eau conventionnelles, le maximum de
poussé n'est
obtenu que centre de la course. Il faut aussi leur additionner un moyen de
bascule des
vases pour en permettre le vidage, ce qui n'est pas nécessaire avec les
turbinoliennes,
dont les vases sont doublement être reliés au 'la structure active.
La solution de turbinolienne à poids devient encore plus intéressante lorsque
l'on
s'aperçoit que l'on peut la produire avec moins de pièces. En effet, on peut
simplement
réaliser un chute d'eau en forme de glissage de forme, par exemple
rectangulaire. On y
fera successivement glisser les pales rattachées au câblage. Ces pales
pourront donc
sortir par le coté, ou encore par le haut, dégageant ainsi les pales
suivantes. L'eau insérée
entre chaque pale et la glissade les fera descendre successivement, pas la
force du poids.
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Comme précédemment, l'un des avantages de ce type de turbinolienne est
l'encombrement réduit qu'elle produit, ceci étant avant toute chose causé par
la forme
sous laquelle elle est réalisée.
Turbinolienne à roues d'entrainement obliques.
Jusqu'à présent, les roues d'entraînement de la turbinolienne étaient
disposées de façon
successive et les axes de rotation en étaient parallèles. La prochaine
réalisation de la
turbinolienne sera produite, comme précédemment par deux roues d'entrainement,
mais
qui seront disposées soit sur les axes successifs, mais avec des roues de
différentes
grosseurs, soit sur des axes dont les angles de rotation seront différents,
ces deux
situations pouvant par ailleurs être réalisées simultanément. (Fig. 13)
Dans les deux cas, les pales seront reliées à l'une des roues de façon
flexible, et à l'une
roue, indirectement par un moyen, aussi flexible. Comme précédemment, la
cinétique des
pales sera variable en cours d'un même cycle et visera à tirer profit des
fluides en action
et minimiser ou soustraire complètement leurs contre réactions.
Dans le premier exemple, une première roue d'entraînement sera montée
rotativement sur
un axe d'une grosseur permettant qu'il ait un intérieur creux. A l'intérieur
de ce premier
axe sera disposé un second axe de rotation, mais dont l'angle de rotation ne
sera pas le
même que celui du premier axe. Une seconde roue sera reliée de façon rigide à
ce
second axe.
En conséquence, les deux roues d'entraînement se déplaceront sur des plans
différents.
Des pales successives seront rattachées à l'une des roues et un moyen tel une
tige, les
reliera à la seconde roue. En conséquence, les pales se redresseront alors de
l'éloignement des roues, et se couchera lors de leur rapprochement. La pièce
de lien
pourra être la seconde partie de la pale.
Dans une version différente, les centres des roues d'entrainement seront
différents, ce qui
produira un effet camé entre les cinétiques des roues. Comme précédemment, si
des pales
flexibles réunissent ces roues d'entraînement, elles se redresseront et se
plieront
successivement et alternativement, ce qui permettra de les déployer au vent,
et de les plier
en contre vent
Bien entendu des versions plus complexes peuvent par la suite être réalisées,
cette version
mettant en combinaison les différentes variations d'éoliennes déjà montrées.
A titre d'exemple, on pourra simultanément utiliser deux courroies de même
longueur
unissant chacune deux roues d'entrainement de grosseur différente, la plus
petite se
trouvent en face de la plus grosse. Des lors les pales se déploieront en
ouverture et en
fermeture successive. (Fig. 14)
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Mais, en matière d'éolienne, il faut que respecter le principe que les efforts
mécaniques
se doivent d'être réduits le plus possible, et pour cela il faut éviter la
réalisation de
structures trop lourde. Quoique l'eau soit un élément plus puissant, les mêmes
réserves
doivent s'appliquer.
Turbinolienne à positionnement vertical
La turbinolienne a tout d'abor été conçue pour diminuer l'espace nécessaire à
l'implantation d'une éolienne d'eau. Sa configuration latérale est donc une
caractéristique
importante. Cette configuration peut aussi lui permettre d'être
avantageusement et
discrètement disposée sur le toit des édifices, ce qui sera un atout majeur.
Par ailleurs, on peut facilement concevoir que le prise au vent sera
exactement la même
lorsque la turbinolienne sera produite en disposition verticale, par
opposition à la
disposition horizontale que nous avons jusqu'ici montrée. (Fig. 15) Cette
position
permettra de la rassemble autour de tout poteau existant, et encore là dans un
espace
réduit, de produire passablement d'énergie. Les grands réseaux de distribution
électrique
sont des lieux d'emplacement idéal de turbinoliennes à disposition verticale.
Turbinolienne à structure fixe
Le principe de cinétique de la turbinolienne demeurera intact en soutenant les
pales de la
façon mécanique suivante.
Il est en effet facile de concevoir une tige de métal plate, munie d'un
creuset latéral,
raccordée de façon rigide à un pied de l'éolienne, et de supposer que chacune
des pales
est pourvue d'une base munie de roulements, ces roulements étant imbriquées au
creuset
de la sa structure fixe. (Fig.)
Chacune de ces pales peut agir isolément, mais, il est préférables quelles
soient inter
reliée, de telle manière que les pales montantes aient les pales descendantes
en contre
poids.
Inversement, les structures de soutient de chacune des pales, pourront
comportant des
roues qui viendront enchâsser un barre plate de métal. Idéalement cette barre
plate sera
plus épaisse aux extrémités arquées de telle manière de conserver la tension
sur les
soutient (fig.)
De façon a s'assurer que les structure ne subisse pas de torsion indues, il
est préférable
de double la structure rigide et de même que les routes de support (fig.)
Applications (Fig. 17)
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La présente machine peut recevoir différentes application, soit, comme nous
l'avons déjà
vu principalement de celle de turbinolienne d'air.
D'autres applications pertinentes de la machine peuvent être faites, comme par
exemple,
celle de propulser, de pompe, d'aspirateur, de vacuum, et ainsi de suite.
En tant propulseur, la machine pourra être disposé dans les ailes d'avion, on
encore dans
les pédaleurs. Comme pompe elle pourra servir de turbo compresseur, ou de
vacuum,
dans les moteurs.
Par ailleurs, la machine être peut être composé de machine successive
assemblés ne une
seule, dédoublées,
La figure 18 montre que l'on peut allonger la largeur de la turbinolienne en
prolongeant
la partie rectiligne de son mouvement. Ceci est réalisable en ajoutant des
roues
d'entraînement intermédiaires entre les roues d'entraînement terminales.
Par ailles, plusieurs turbinoliennes peuvent être disposées successivement.
(Fig. 18 b)
Description sommaires des figures
La figure 1 rappelle les deux types d'éoliennes généralement utilisées dans
l'industrie
Les éoliennes se présentent généralement sous deux types principaux. En a, on
retrouve
l'éolienne que l'on dira à prise de vent frontale. Dans le second cas, surtout
utilisés en
tant que turbine, on dira que la machine a une prise de vent sur la partie
latérale des
pales.
La figure 2 rappelle les principaux défauts de ces éoliennes. En a, sont
rappelés les
défauts de l'éolienne à prise de vent frontale, et en b de l'éolienne à prise
de vent latérale.
La figure 3 montre une première version de l'invention La première réalisation
de
l'invention consiste à chacune des pales d'un ensemble de pales, sur une
courroie,
laquelle courroie est montée, dans la version la plus simple sur deux roues
d'entraînement, dont les axes sont parallèlement disposés, ces deux roues
ayant des
rotations sur le même plan.
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La figure 4 montre que la forme spécifique de ce type de turbinolienne permet
de
l'utiliser avantageusement à plusieurs endroits, dont notamment au fonds des
rivières,
sur le toit des immeubles. En effet, comme on pourra le constater, la machine
a une
allure rectangulaire, terminée par des arcs. Lorsque disposé à l'horizontale,
cette machine
offrira une hauteur très faible par rapport à sa largeur, ce qui permettra de
la disposer
dans des rivières peu profondes tout en ne nuisant nullement au trafic
maritime de celle-
ci. L'encombrement extrêmement limité de cette éolienne permettra aussi de la
disposer
sur le toit d'immeubles sans nuire à l'esthétique de ceux-ci.
La figure 5 montre que la bonne orientation de la turbinolienne au vent est
assurée par un
déflecteur tel que montrer en a. De plus, un déflecteur pourra être disposé
dans le centre
de l'éolienne, de telle manière d'accapare le maximum de vont possible pour le
redistribuer sur les pales, et augmenter l'efficacité de l'éolienne, ce qui
est montré en b.
La figure 6 montre que l'éolienne peut aussi être disposée à la verticale.
Cette disposition
pourra elle aussi s'avérer des plus intéressante puisqu'elle celle-ci pour
être adjointe à
tout poteau existant, et par conséquent de nombreuse lignes électriques
pourront se voir
additionner ce type d'éolienne
La figure 7 montre comment réaliser la turbinolienne de telle manière que
l'angulation
des pales puisse être variable, selon la force du vent, de telle manière
d'éviter que celle-ci
ne s'emballe. Des moyens différents sont montrés en a et en b.
La figure 8 montre divers moyens qui permettent de sécuriser la résistance de
chacune
des pales au vent.
La figure 9 montre comment on pourra réaliser une captation du vent variable,
selon sa
force, en intégrant à la machine un ajustement des voiles ou des pales.
La figure 10 montre comment réaliser une turbinolienne à entrée de fluides
latérales. La
façon la plus simple de construire une turbinolienne à entrée de fluide
latérale, est de la
réaliser en utilisant deus roues d'entraînement de grosseur différente. Cette
procédure
annulera les parallèles de déplacement que l'on obtient, comme dans l'éolienne
à entrée
des fluides frontale.
La figure 11 montre comment réaliser une cinétique similaire à la
turbinolienne
précédente. Cette version différente de ce type d'éolienne pourra être obtenue
en réalisant
celle-ci à partir de trois roues d'entraînement successives, ce qui donnera à
la
turbinolienne pour ainsi dire une configuration triangulaire.
La figure 12 montre comment réaliser un turbinolienne oblique, celle-ci
pouvant alors
remplacer les roues d'eau standard. On peut en effet réaliser un turbinolienne
donc les
deux roues d'entraînement seront disposées de façon oblique par rapport au
sol, et munir
les courroies ou chaînes ou mécaniques unissant ces roues ou arc fixes de vase
de
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réception de l'eau. Comme précédemment, ces vases se déplaçant sur des
rectilignes,
commenceront des leur entrée sur celle-ci à produire le maximum de leur
énergie et ce
pour tout le long de leur descente, alors que dans les roues d'eau
conventionnelles, le
maximum de poussé n'est obtenu que centre de la course.
La figure 13 montre comment obtenir une nouvelle cinétique des pales de la
turbinolienne en combinant deux roues d'entrainement dont les centres ont soit
leurs axes
de rotation différemment angulés, ou encore ont les centres de leurs roues
d'entrainement
déphasés.
La figure 14 montre une réalisation plus complexe de la turbinolienne, obtenue
par le
mélange des variantes antérieures.
La figure 15 montre que l'éolienne peut aussi être disposée verticalement. Par
ailleurs, on
peut facilement concevoir que le prise au vent sera exactement la même lorsque
la
turbinolienne sera produite en disposition verticale, par opposition à la
disposition
horizontale que nous avons jusqu'ici montrée.
La figure 16 montre que la mécanique composée de courroie et roues
d'entrainement peut
être inversée, et que, sans modifier le concept générale de la présent
invention, les roues
peuvent être disposées sur les pales, de telle manière de circuler sur des
tiges rigides et
fixes dont la forme est établie de telle manière d'être similaires à la
cinétique des pales
que l'on entend réaliser , dont la pries principales figurations ont été
montrées plus haut.
La figure 17 montre différentes application de la turbinolienne proposées à la
présente
invention. La présente machine peut recevoir différentes application, soit,
comme nous
l'avons déjà vu principalement de celle de turbinolienne d'air.
La figure 18 montre que l'on peut allonger la largeur de la turbinolienne en
prolongeant
la partie rectiligne de son mouvement. Ceci est réalisable en ajoutant des
roues
d'entrainement intermédiaires entre les roues d'entraînement terminales. Ces
roues
peuvent être multiple et accueillir les courroies et chaînes par dessus et par-
dessous. Par
ailleurs, plusieurs turbinoliennes peuvent être disposées successivement.
La figure 19 montre que l'on peut insérer à l'intérieur d'un corps central
d'une machine ,
plusieurs turbinoliennes successives
Description détaillées des figures
La figure 1 rappelle les deux types d'éoliennes généralement utilisées dans
l'industrie.
Dans le premier cas, on dira que l'éolienne est de type frontal, dans la
mesure où l'axe de
rotation 1 de l'hélice 2 est horizontal ce qui entraine un positionnement de
celle-ci qui
est vertical. Les airs, ou les liquides y entrent donc par l'avant 3 et sont
rejetés par
13
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l'arrière 4. Ceci entraine la rotation de l'hélice. 5 (Fig. 1 a) Dans le
second cas, la
machine est surtout utilisée en tant que turbine, on dira que la machine est
de type latéral,
puisque l'axe de rotation de la pale sera généralement vertical 6, et que la
pale sera
disposée horizontalement 7. En ce dernier cas, les fluides, air ou eau entre
sur le coté de
la pale. 8 (Fig. 1 b)
La figure 2 rappelle les principaux défauts de ces éoliennes L'éolienne
frontale à
principalement deux défauts. Tout d'abord, puisque l'entrée d'air y est
frontale, il est
évident que l'ouverture maximale des pales ne peut être supérieure à quarante
cinq degrés
9. Passé ce degré d'angle de la pale, le quantum de prise au vent se met
progressivement
à diminuer. Ensuite, la géométrie de chacune des pales entraîne une réduction
de surface
à mesure que la pale s'approche du centre de l'axe de rotation 10. Les pales
sont donc
généralement aussi réduites en ce qui concerne leur surface de prise au vent.
En b de la même figure, on peut constater les défauts de du second type
d'éolienne. Le
premier d'entre eux consiste en ce que la poussée du vent produit toujours une
action
positive sur l'un des cotés 11, et une contre réaction sur l'autre 12. Il faut
donc masquer
ce coté. Le second défaut consiste en ce que la du coté de la poussée
positive, chacune
des pales vient masquer partiellement la suivante 13, de sorte que la pale
possédant le
couple maximal est finalement la pale la moins exposée au vent 14.
A figure 3 montre une première réalisation de l'invention. Ici chacune des
pales 15 d'un
ensemble de pales, est fixée rigidement à un moyen tel une courroie 16,
laquelle courroie
est montée, dans la version la plus simple sur deux roues d'entraînement 17,
dont les axes
sont parallèlement disposés, ces deux roues ayant des rotations sur le même
plan. En
réalisant la machine de cette manière, on notera que le déplacement des pales,
les long
des roues d'entraînement produit un mouvement circulaire 18 dans les
extrémités de la
machine, mais produisent un mouvement rectiligne 19 entre les deux roues
d'entraînement.
Dans le premier cas, il est évident que les pales de cette machine pourront
être réalisées à
leur pleine grandeur, puisqu'elles pourront être rectangulaires ou carrées 20.
Ensuite, il
est important de dire que le couple moteur de chaque pale sera à son maximum
non
seulement pour toute la course arquée de leur cinétique, mais aussi pour la
course
rectangulaire 21
La figure 4 montre que la forme spécifique de ce type de turbinolienne et
comme on a pu
le constater, la machine a une allure rectangulaire, terminée par des arcs,
Lorsque disposé
à l'horizontale, cette machine offrira une hauteur très faible par rapport à
sa largeur. Cette
figuration permet de l'utiliser avantageusement à plusieurs endroits, dont
notamment au
fonds des rivières 22. L'encombrement extrêmement limité de cette éolienne
permettra
aussi de la disposer sur le toit d'immeubles sans nuire à l'esthétique de ceux-
ci 23.
14
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La figure 5 montre que la bonne orientation de la turbinolienne au vent est
assurée par un
aileron orientationnel arrière 24. De plus, un déflecteur 25 pourra être
disposé dans le
centre de l'éolienne, de telle manière d'accapare le maximum de vont possible
pour le
redistribuer sur les pales, et augmenter l'efficacité de l'éolienne
La figure 6 montre que l'éolienne peut aussi être disposée à la verticale 27.
Cette
disposition pourra elle aussi s'avérer des plus intéressante puisqu'elle celle-
ci pour être
adjointe à tout poteau existant, et par conséquent de nombreuse lignes
électriques
pourront se voir additionner ce type d'éolienne
La figure 7 montre comment réaliser la turbinolienne de telle manière que
l'angulation
des pales puisse être variable, selon la force du vent, de telle manière
d'éviter que celle-ci
ne s'emballe. . Comme toute l'éolienne, il faut éviter que celle-ci s'emporte
lors de vents
violent. Pour arriver à contrôler la prise au vent, on pourra utiliser divers
moyens. Les
premiers modifieront l'ensemble d'éolienne. Par exemple on pourra la suspendre
à un
mat de façon flexible 28, et par exemple avec un second déflecteur 29, reliée
au mat
flexible, s'abaissant 30 sous de vents violent, agir sur l'angulation 31 de
l'éolienne au
vent, de telle manière d'en neutraliser progressivement la prise
On poussa aussi jouer sur l'angulation des pales, en les perpendicularisant
davantage au
vent 32, si l'on a pris soin de les rattacher à la courroie d'une manière en
permettant le
pivotement simultané de l'ensemble de celles-ci.
La figure 8 montre divers moyens qui permettent de sécuriser la résistance de
chacune
des pales au vent. Le dédoublement des roues d'entraînement 33 et des
courroies 44
permettra de réaliser le support des pales par un duo de courroies ou de
mécaniques.
Chaque pale pourra en effet être rattachée en deux points, chacun de ces
points étant sur
chacune des courroies 35 Bien entendu des tenseurs 36 pourront être ajoutés au
système
de telle manière d'en assurer la sécurité de fonctionnement. De même des
mécanismes
d'ajustement de l'alignement des roues devront être ajoutés 37, de telle
manière de
s'assurer de la parfaite alignement des courroies.
La figure 9 montre comment on pourra réaliser une captation du vent variable,
selon sa
force, en intégrant à la machine un ajustement des voiles ou des pales. On
pourra se servir
des différences de rotation des deux ensembles de roues et courroies pour
refermer et
ouvrir les pales au vent.
Une des mécaniques les plus simples permettant cette dernière éventualité
consiste à
joindre deux roues secondaires par une courroie 38 ou une chaîne et d'y
installer entre
celles-ci un tenseur 39 ayant la capacité d'être déplacé de façon rectiligne
40
En conséquence, selon que le tenseur sera plus protubérant sur l'une ou
l'autre partie de
la courroie, celle-ci sera allongée sur l'un de ses coté, et rapetissée sur
l'autre. En
déplaçant le tenseur dans l'autre sens, ce sera la partie contraire de la
courroie qui sera
allongée, et la partie complémentaire sera rapetissée. En conséquence, les
roues
prendront, selon la position du tenseur, de l'avance 39 ou du retard 40 l'une
par rapport
la l'autre, ce qui permettra d'ajuster l'angulation de pales par rapport à la
force du vent
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La figure 10 montre en a comment réaliser une turbinolienne à entrée de
fluides
latérales. La façon la plus simple de construire une turbinolienne à entrée de
fluide
latérale, est de la réaliser en utilisant deus roues d'entrainement,
comportant cette fois-ci
l'une d'elle beaucoup plus grosse 41 que l'autre 42. En b de la même figure on
peut voir
le système du dessus et constater que cette procédure annulera les parallèles
de
déplacement que l'on obtient, comme dans l'éolienne à entrée des fluides
frontale. En
effet, dans cette version de la turbinolienne, le déplacement des pales se
fera de façon
oblique au système. En conséquence, si les pales sont disposées de façon
perpendiculaire
aux lignes de déplacement, les fluides y entreront de façon angules sur un
coté 43, et par
un angle contraire 44 sur le coté inverse.
Par cette manière de faire, même si les rectilignes ne sont pas parallèles, on
obtient que le
fluide travaille positivement sur celles-ci, et cela simultanément. La poussée
est aussi
positive sur la partie circulaire de la plus petite des roues d'entrainement.
Cependant, les
pales situées sur la parties circulaire de la plus grosse des roues
d'entrainement 45 est
dans une position négative. On note par conséquent au, total, un net
accroissement du
nombre de pales dont la portée au vent est positive. De plus, comme la
turbinolienne
latérale, comme la turbinolienne à entrée de fluides frontale comporte des
parties de la
cinétique de déplacement rectilignes, les pales seront en ces parties
totalement utilisées,
ce qui accroit encore davantage leur portée.
Pour ce qui concerne spécifiquement les pales situées dans la partie arquée de
la plus
grosse des roues d'entraînement, il sera facile de concevoir qu'elle pourront
se replier sur
elles-mêmes sous la poussée contraire des fluides, de façon spontanée, ou
encore de
façon mécanique. 46 En ce dernier cas, des encavure ou des creusets 37
pourront être
pratiquées dans la roue d'entraînement, de telle manière que la partie
inférieure des pales
s'y engouffrant, ceci ayant pour effet d'en causer le repliement.
La figure 11 montre comment réaliser une cinétique similaire à la
turbinolienne
précédente, cette fois ci obtenues par un jeu de trois toues d'entraînement.
Une version
différente de ce type d'éolienne pourra être obtenue en réalisant celle-ci à
partir de trois
roues d'entraînement successives 50, ce qui donnera à la turbinolienne pour
ainsi dire une
configuration triangulaire.
Comme précédemment, cette manière de réaliser la turbinolienne à entrée des
fluides
latérale entraîne un prise positive de ceux-ci sur deux des cotés 51 52. Mais
contrairement à la turbinolienne précédente, la partie négative de la
cinétique des pales ne
se fera pas un arc, mais plutôt sur une rectiligne 53. Pour le cas ou les
pales seront fixes,
celle-ci seront donc toutes les une à la suite des autres, ce qui réduira
considérablement
leur prise négative des fluides 54. Cette configuration rendra plus facile le
voilement de
cette partie de la turbinolienne par un déflecteur 55 Comme précédemment,
cependant,
celle-ci pourra être flexible, et par conséquent devenir perpendiculaire aux
fluides lors de
leur remontée de celui-ci. On doit noter que la turbinolienne peut aussi être
réalisée en
nombre supérieur de roues successives, par exemple quatre. Tel que montré en b
de la
16
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figure Mais cette version ne nous semble pas produire d'effets positifs
supplémentaires
évidents.
La figure 12 montre comment réaliser un turbinolienne oblique, celle-ci
pouvant alors
remplacer les roues d'eau standard. On peut en effet réaliser un turbinolienne
donc les
deux roues d'entraînement seront disposées de façon oblique par rapport au
sol, et munir
les courroies ou chaines ou mécaniques unissant ces roues ou arc fixes de vase
de
réception de l'eau. Comme précédemment, ces vases 54 se déplaçant sur des
rectiligne,
commenceront des leur entrée sur celle-ci à produire le maximum de leur
énergie et ce
pour tout le long de leur descente, alors que dans les roues d'eau
conventionnelles, le
maximum de poussé n'est obtenu que centre de la course. Il faut aussi leur
additionner un
moyen de bascule des vases pour en permettre le vidage, ce qui n'est pas
nécessaire avec
les turbinoliennes, dont les vases sont doublement être reliés au' la
structure active.
La solution de turbinolienne à poids devient encore plus intéressante lorsque
l'on
s'aperçoit que l'on peut la produire avec moins de pièces. En effet, on peut
simplement
réaliser un chute d'eau en forme de glissage de forme 55, par exemple
rectangulaire. On
y fera successivement glisser les pales 56 rattachées au câblage. Ces pales
pourront donc
sortir par le coté, ou encore par le haut 57, dégageant ainsi les pales
suivantes. L'eau
insérée entre chaque pale et la glissade les fera descendre successivement,
pas la force du
poids
La figure 13 montre comment obtenir un nouvelle cinétique des pales de la
turbinolienne
en combinant deux roues d'entrainement dont les centres ont soit leur axes de
rotation
différemment angulés 60, tel que montré en a) ou encore dont les centres des
roues
d'entrainement dont déphasé 61 , tel que montré en b . Ces deux situations
pouvant par
ailleurs être réalisées simultanément.
Dans les deux cas, les pales 63 seront reliées à l'une des roues de façon
flexible, et à
l'une roue, indirectement par un moyen, 64 aussi flexible. Comme précédemment,
la
cinétique des pales sera variable en cours d'un même cycle et visera à tirer
profit des
fluides en action et minimiser ou soustraire complètement leurs contre
réactions.
Dans le premier exemple, une première roue d'entrainement sera montée
rotativement sur
un axe d'une grosseur permettant qu'il ait un intérieur creux. A l'intérieur
de ce premier
Axe sera disposé un second axe de rotation, mais dont l'angle de rotation ne
sera pas le
même que celui du premier axe. Une seconde roue sera reliée de façon rigide à
ce
second axe. En conséquence, les deux roues d'entrainement se déplaceront sur
des plans
différents. Des pales successives seront rattachées à l'une des roues et un
moyen tel une
tige, les reliera à la seconde roue. En conséquence, les pales se redresseront
65 alors de
l'éloignement des roues, et se couchera 66 lors de leur rapprochement. La
pièce de lien
pourra être la seconde partie de la pale.
La figure 14 montre une réalisation plus complexe de la turbinolienne,
obtenues par le
mélange des variantes antérieures. Bien entendu des versions plus complexes
peuvent
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par la suite être réalisées, cette version mettant en combinaison les
différentes variations
d'éoliennes déjà montrées.
A titre d'exemple, on pourra simultanément utiliser deux courroies de même
longueur
unissant chacune deux roues d'entrainement de grosseur différente, la plus
petite se
trouvent en face de la plus grosse 70. Des lors les pales se déploieront en
ouverture et en
fermeture successive.
La figure 15 montre que l'éolienne peut aussi être disposée verticalement
La turbinolienne a tout d'abor été conçue pour diminuer l'espace nécessaire à
l'implantation d'une éolienne d'eau. Par ailleurs, on peut facilement
concevoir que le
prise au vent sera exactement la même lorsque la turbinolienne sera produite
en
disposition verticale, 75 par opposition à la disposition horizontale que nous
avons
jusqu'ici montrée. Cette position permettra de la rassemble autour de tout
poteau existant,
et encore là dans un espace réduit, de produire passablement d'énergie. Les
grands
réseaux de distribution électrique sont des lieux d'emplacement idéal de
turbinoliennes à
disposition verticale.
La figure 16 montre que la mécanique courroie, roues d'entrainement peut être
inversé, et
que des roues 80 peuvent être disposées sur les pales, de telle manière de
circuler sur des
tiges fixes, et dans des bandes métalliques encavées fixes 83, la forme 84 de
ces parties
fixes étant similaires à la cinétique des pales que l'on entend réaliser.
La figure 17 montre différentes application de la turbinolienne proposées à la
présente
invention. La présente machine peut recevoir différentes application, soit,
comme nous
l'avons déjà vu principalement de celle de turbinolienne d'air. D'autres
applications
pertinentes de la machine peuvent être faites, comme par exemple, celle de
propulseur
86, de pompe 87, d'aspirateur, de vacuum, et ainsi de suite.
En tant propulseur, la machine pourra être disposé dans les ailes d'avion, on
encore dans
les pédaleau. Comme pompe elle pourra servir de turbo compresseur, ou de
vacuum,
dans les moteurs.
Par ailleurs, la machine être peut être composé de machine successive
assemblés ne une
seule, dédoublées.
La figure 18 montre que l'on peut allonger la largeur de la turbinolienne en
prolongeant
la partie rectiligne de son mouvement. Ceci est réalisable en ajoutant des
roues
d'entrainement intermédiaires 90 entre les roues d'entraînement terminales.
Par ailleurs,
plusieurs turbinoliennes peuvent être disposées successivement.
La figure 19 montre que l'on peut insérer à l'intérieur d'un corps central
d'une machine ,
plusieurs turbinoliennes successives
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