La présente invention concerne une turbine pouvant fonctionner, soit grâce à la force d'un fluide moteur (vent, eau, autre fluide), soit grâce à une différence de température entre les deux extrémités de la turbine (par exemple, la différence de température de t'air au niveau du sol et à une altitude plus élevée).

Cette turbine, objet de l'invention, peut donc être employée en tant que turbine atmosphérique c'est d dire éolienne, turbine hydraulique, ou turbine thermique, ou, d'une façon mixte par combinaison entre ces différents modes.

En ce qui concerne les éoliennes, de nombreux modèles ont vu le jour surtout ces dernières années dont ies rendements sont difficilement. calculables et dont chacun a sans doute ses avantages et ses inconvénients.

Les avantages sont lies aux principaux facteurs suivants -la solidité qui empêchera l'éolienne de se démantibuler par grand vent, -la stabilité qui sera plus grande si la surface exposée au vent a une grandeur et un profil identiques à chaque instant t, et qui sera d'autant plus grande encore que la force exercée sur !'axe de rotation est uniformément répartie à chaque instant t autour de t'axe de rotation, -une régulation efficace ou une autorégulation, -le coût réduit, lui-même souvent fié à la simplicité technique de construction du rotor lui-même ainsi que du mécanisme annexe, -un démarrage par vent faible et sans l'assistance d'un dispositif annexe, -I'emploi d'un axe de rotation vertical ou oblique permettant l'installation de la génératrice près du niveau du sol et non au sommet d'un haut pylône, -le poids qui augmente le rendement pour une même vitesse de rotation, -la vitesse qui augmente le rendement pour un même poids,

-profil et orientation des pales judicieux, -profil judicieux des surfaces exposées au vent et contre le vent dans le cas d'éoliennes à axe de rotation vertical ou oblique.

Les inconvénients sont fiés aux principaux facteurs suivants -la fragilité provoquant le démantèlement de l'éolienne par grand vent, -la non-stabilité relative rencontrée en tout cas dans les modèles à deux ou trois pales et axe de rotation horizontal, -le coût important lié a la solidité nécessaire pour compenser la non-stabilité relative des éoliennes à deux ou trois pales et axe de rotation horizontal, -le placement de la génératrice en haut du pylône près de i'axe du rotor, -des surfaces identiques exposées au vent de chaque côté de I'axe de rotation dans la plupart des modèles d'éoliennes à axe vertical, ce qui entraîne comme conséquence que seul le profil de ces surfaces permet la rotation.

L'éolienne idéale serait donc une éolienne solide, stable, lourde, tournant vite mais ne s'emballant pas, à démarrage par vent faible, à axe vertical ou oblique permettant la pose de la génératrice près du sol, à technologie simple et donc économique à la fabrication, à maintenance réduite, à surfaces exposées au vent plus importantes d'un côté de t'axe de rotation par rapport à l'autre dans le cas où I'axe est vertical ou oblique, modulable pour faciliter le montage et permettre de diminuer ou d'augmenter la surface de l'éolienne dans un temps ultérieur.

L'état de la technique en ce qui concerne les turbines hydrauliques et thermiques m'est inconnu.

Le modère de turbine exposé ci-après, dont le même modèle peut être employé en tant que turbine atmosphérique (éolienne) et/ou turbine hydraulique et/ou turbine thermique, allie la solidité à l'efficacité et à la simplicité et réunit un grand nombre d'avantages.

Description de l'invention. (Fig. 1 à 7) Turbine (1) composée de deux (ou plus) surfaces hélicoïdales (3,4) disposées symétriquement par rapport à un axe de rotation (2), lui-même étant t'axe du cylindre dans lequel ces surfaces hélicoïdales (3.4) s'inscrivent.

Chacune de ces surfaces helicoïdales (3, 4) s'enroule au minimum de 180 (fig. 3 et 4) autour de t'axe de rotation (2) 11 n'y a pas de maximum théorique.

Chacune des surfaces héticoïdates (3.4) est bordée extérieurement d'une gouttière, la gouttière périphérique (5).

Différents profils peuvent être donnés à cette gouttière périphérique (5) avec ou sans rebord (6), avec ou sans pales (10).

Différents pas de vissage, plus ou moins serrés, ainsi que différents profils (fig. 8) peuvent être donnés aux surfaces mais le principe général reste la forme hélicoïdale de celles-ci enroulées symétriquement autour de t'axe de rotation (2) de la turbine (1) et bordées d'une gouttière périphérique (5).

Le profil des surfaces hélicoïdales (3, 4) est constitué de surfaces planes (fig. 8) ou courbes (fig. 8) dont l'angle formé par chacune d'elle avec t'axe de rotation (2) peut être variable et constitue un ensemble continu soit de « marches/contremarches », soit d' » ondulations » formant ainsi des sortes de gouttières (7) évasées vers l'extérieur, placées perpendiculairement ou obliquement par rapport à t'axe de rotation (2.) (fig. 9). Leur nombre peut varier de 1 à 1'oo.

Dans ce dernier cas, la surface hélicoïdale (3). (4) sera une surface lisse (fig. lO).

Le profil inférieur des surfaces hélicoïdales (3, 4) ainsi que celui des gouttières périphériques (5) peut être différent du profil supérieur. Par exemple un profil supérieur en"marches/contre-marches"et un profil inférieur lisse, ce qui donnera un meilleur rendement dans le cas de l'emploi de la turbine (1) en tant qu'éolienne à axe de rotation (2) vertical, outre d'autres emplois.

L'axe de rotation (2) de la turbine (1) peut être placé verticalement, en oblique, pu,

horizontalement.

Les gouttières périphériques (5) peuvent être dirigées vers l'une ou !'autre extrémité de I'axe de rotation (2).

Les gouttières (7) formées par les surfaces hélicoïdales (3,4) sont destinées à canaliser le fluide moteur vers la périphérie de ces surfaces, c'est à dire vers les gouttières périphériques (5), là où l'effet d'une même poussée est à son maximum, phénomène amplifié par la force centrifuge dès que la turbine (1,) se met en mouvement.

Les surfaces héticoïda ! es (3,4) étant bordées extérieurement par une gouttière périphérique (5) continue, le fluide moteur arrive avec force dans cette gouttière périphérique (5) et, ne pouvant s'échapper vers l'extérieur de la turbine (1), il pousse sur le bord externe de cette gouttière périphérique (5) et fait tourner la turbine (1). Cette gouttière périphérique (5) présente ou non un rebord (6) destiné s'il existe à retenir encore plus le fluide moteur dans la gouttière périphérique (5).

De plus, la forme hélicoïdale couplée à l'existence d'une gouttière périphérique (5) qui la borde provoque un phénomène de tourbillon de I'air qui continue sa poussée sur des surfaces qui ne sont plus exposées au fluide moteur.

Une grande partie du fluide moteur termine sa course au sommet de la turbine (1).

Dans le cas où la surface hélicoïdale (3) (4) est lisse, le même phénomène a lieu.

Le même principe de fonctionnement s'applique lors de l'emploi de cette turbine (1) en tant que turbine thermique (fig. 11) : en effet, le fluide se déplace de la zone la plus chaude vers la zone l plus froide,. <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <BR> <P>Position de l'axe de la turbine (1) et position des gouttières périphériques (5) par<BR> rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8) selon l'emploi en turbine (1) atmosphérique c'est à dire éolienne et/ou hydraulique et/ou thermique.

Les gouttières périphériques (5) peuvent être dirigées dans le même sens que la. direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig. 12) ou en sens opposé (fig. 11), ainsi qu'obliquement par rapport à celle-ci, dans un sens ou dans l'autre, selon les modalités d'emploi.

L'axe de rotation (2) peut être placé perpendiculairement, obliquement, ou parallèlement, par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8), selon les modalités d'emploi.

Par exemple : La position oblique donne le meilleur rendement dans le cas de l'emploi en turbine atmosphérique et/ou hydraulique.

L'obliquité idéale dépend du rapport entre la hauteur et le diamètre du cylindre dans lequel s'inscrivent les surfaces hélicoïdales (3.4) composant la turbine (1) (fig.

2, 4, 7).

La position verticale (parallèle) donne le meilleur rendement dans le cas de l'emploi en turbine exclusivement thermique.

Dans ce cas, également pour un meilleur rendement, les gouttières périphériques (5) seront dirigées en sens opposé à la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig.11).

En cas d'emploi en turbine thermique et atmosphérique (mixte) avec axe oblique et de dos par rapport à la poussée du fluide moteur (fig. 13, b), les gouttières périphériques (5) seront dirigées de préférence dans le même sens approximativement que la direction de la poussée du fluide moteur (8) thermique si ! es surfaces hélicoïdales (3.4) ont un profil rendant existantes des ouvertures (9) à la jonction entre ces surfaces et les gouttières périphériques (5) qui les bordent.

Le fluide moteur thermique rejoint alors le fluide moteur atmosphérique (vent) dans la gouttière périphérique (5) en passant par ces ouvertures (9).

Dan le cas contraire (ex. : surfaces hélicoïdales (3,4) lisses), la gouttière périphérique (5) sera dédoublée, chacune placée en sens oppose par rapport à l'autre.

Sens de rotation.

Le sens de rotation de la turbine (1) change selon la position de I'axe de rotation (2) par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8) ainsi que selon le sens du pas de vissage (fig. 13).

L'orientation des gouttières périphériques (5) n'a pas d'influence sur le sens de rotation de la turbine (1).

Orientation de ta turbine (1).

Dans le cas où t'axe de rotation (2) de la turbine (1) est placé perpendiculairement à la direction de la poussée du fluide moteur (8), il ne faut pas prévoir de système d'orientation, la turbine (1) étant dans ce cas multidirectionnelle (fig. 13, c).

Dans le cas où t'axe de rotation (2) de la turbine (1) est placé obliquement par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8), il ne faut pas prévoir de système d'orientation car la turbine (1) s'auto-oriente de façon à placer le haut de i'axe de rotation (2) vers l'origine de la poussée du fluide moteur (8) (fig. 13, a). Un système d'orientation n'est nécessaire dans ce cas que si l'on veut que ce soit le bas de I'axe de rotation (2) qui soit orienté vers l'origine de la poussée du fluide moteur (8), par exemple dans l'emploi en turbine mixte thermique et atmosphérique.

Dans ce cas également, un système de pivotement de l'ensemble de la turbine (1) doit être prévu.

Dans le cas où I'axe de rotation (2) de la turbine (1.) est placé parallèlement à la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig. 13, d), il ne faut pas prévoir de système d'orientation car la turbine (1) s'auto-oriente de façon à placer t'axe de rotation (2) parallèlement à la direction de la poussée du fluide moteur (8). Dans ce cas cependant, il faut prévoir un système de pivotement de l'ensemble de la turbine (1).

Ce dispositif n'est pas nécessaire si t'axe de rotation (2) est placé à la verticale (fig. 1 3, d) et que donc la direction de la poussée du fluide moteur (8) se fait de bas en haut (exemple : turbine thermique à axe vertical) ou de haut en bas.

Emploi mixte de la turbine (I).

Cette turbine (1) peut être employée de façon mixte, dans le temps et/ou dans t'espace etiou simultanement, c'est à dire en tant que turbine atmosphérique et/ou hydraulique et/ou thermique.

Avantages liés à l'invention (Turbine (1) décrite ci-avant).

Avantages!iésà)'!nvention(Turbine(1)décriteci-avant).

.(1).par.rapport,a.tadirectiondetapousséeduftuide.moteur (8), 1.1. Solidité, stabitité, et matntenance réduite Une même surface totale et un même profil de surface sont exposés dans t'espace et à chaque instant t à la poussée du fluide moteur (fig. 1,2), ce qui donne à cette turbine (I) un fonctionnement uniforme et donc aussi une grande stabilité et, de ta, une grande solidité allant de pair avec une maintenance réduite.

1.2. Démarrage tacite. Silencieuse, La surface importante exposée au fluide moteur rend le démarrage facile sans nécessiter l'emploi d'un système de démarrage annexe, et rend également la turbine (1) très silencieuse.

1. 3. S i mpf i cite de fabrication et coût rédit.

Le principe simple de conception et de fonctionnement permet une fabrication non sophistiquée, donc à coût réduit surtout dans le cas d'emploi de matériaux. bon marché, ce qui est possible.

En effet, cette turbine (-I) peut être fabriquée dans différents matériaux, du très léger au très lourd, notamment en toile ou assimilé sur armature en bois, en plastique, en métal, etc. ainsi qu'en matière synthétique moulée ou non, sans oublier le métal.

1.4. Modulable.

La simplicité technique de fabrication et/ou de montage peut être accrue par la fabrication de modules tous identiques pouvant être enfilés et/ou attachées sur t'axe

de rotation (2) deux à deux avec un décalage d'angle pour obtenir les deux surfaces hélicoïdales (3, 4).

Les gouttières périphériques (5) peuvent faire partie intégrante des modules ou être rajoutées lors du montage.

La réalisation par modules permet également de pouvoir moduler dans le temps la grandeur de la turbine si I'axe est prévu assez long.

1.5. Ppssibifite. d'intégrer iagene Pour ce modèle de turbine, i'axe de rotation (2) peut avoir un grand diamètre sans inconvénients. II peut donc être constitué d'un tube extérieur mobile, solidaire des surfaces hélicoïdales, pivotant autour d'un tube fixe de moindre diamètre, ces deux tubes étant munis des dispositifs nécessaires pour constituer en eux-mêmes une génératrice.

1.6. Emploi mixte.

Le même modèle de turbine (1) peut être employé en tant que turbine atmosphérique c'est à dire éolienne et/ou turbine hydraulique et/ou turbine thermique.

Certains de ces emplois mixtes sont évidemment dépendants du/des matériaux utilisé (s) pour la réalisation de la turbine.

La possibilité d'un emploi mixte peut être avantageuse dans certaines conditions pour maximiser les rendements. Par exemple, 1'emploi en éolienne et turbine thermique en régions chaudes et venteuses.

1.7. Multidirectionnelle ou auto-orientable dans certains cas.

Cette turbine (1) est multidirectionnelle dans le cas où I'axe de rotation (2) est placé perpendiculairement c la direction de la poussée du fluide moteur (8).

Elle est auto-orientable dans le cas où t'axe de rotation (2) est placé parallèlement ou obliquement de face (fig. 13, d, a) par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8).

1.8 Ptacement de. ta. generatnce, Le placement de la génératrice peut se faire près du sol dans le cas où I'axe est soit vertical, soit oblique.

1.9.Fonctionnementparbaiançemen Cette turbine ne fonctionne rien que par le balancement si elle est suspendue par le sommet de I'axe de rotation (2).

1. 10. Non dangereuse pour les oiseaux.

Au cas où des oiseaux seraient entraînés dans la turbine (1), ils seraient libérés au sommet de celle-ci en même temps que le fluide moteur.

2. Avantages spécifiques de la turbine (1) dans le cas où l'axe de rotation (2) est placé obliquement par rapport à la direction de la poussée du fluide moteur (8).

2.1. Le positionnement oblique de l'axe de rotation (2) vers ou à l'opposé de la direction de la poussée du fluide moteur (8) engendre la caractéristique, due spécifiquement à la forme hélicoïdale, de présenter une surface exposée à la poussée du fluide moteur agissant dans le sens de rotation nettement supérieure à la surface exposée à la poussée du fluide moteur agissant en sens contraire à la rotation.

L'obliquité idéale dépend du rapport entre la hauteur et le diamètre du cylindre dans lequel s'inscrivent les surfaces hélicoïdales (3.4), en tenant compte également de la largeur des gouttières périphériques (5).

Les figures 2, 4, et 7 représentent des vues de la turbine (1) face au fluide moteur, le haut de t'axe étant penché obliquement vers l'avant de 17,74* par rapport à la verticale.

Le sens de rotation dans ce cas est le même que le sens du pas de vissage.

Les mêmes figures regardées à l'envers représentent des vues de la turbine (1) dos au fluide moteur, le haut de t'axe de rotation (2) étant penché obliquement vers l'arrière de 17,74* par rapport à la verticale. Le sens de rotation dans ce cas est contraire au sens du pas de vissage.

Cette caractéristique spécifique du positionnement oblique de I'axe de rotation (2) de la turbine (1) représente un énorme avantage par rapport au positionnement perpendiculaire à la direction de la poussée du fluide moteur (8) (fig 1,3 et 6), fluide moteur qui dans ce cas rencontre deux surfaces, à gauche et à droite de I'axe de rotation (2), identiques du point de vue de la grandeur de leur surface. Dans ce cas, seule la forme hélicoïdale et les différences de profils éventuels engendrent le mouvement de rotation de la turbine (l), amplifié par les gouttières périphériques (5).

2.2. Le positionnement oblique de t'axe de rotation (2) provoque I'auto-orientation de la turbine (1) de facon à placer le haut de t'axe vers l'origine de la poussée du fluide moteur, le sens de rotation étant dans ce cas le même que le sens du pas de vissage.

Le sens de rotation peut être changé tout simplement en changeant l'orientation de la turbine (1) de façon à placer le bas de t'axe vers l'origine de la poussée du fluide moteur. Cela peut se faire par la sortie d'une dérive par exemple.

Les deux extrémités de t'axe de rotation peuvent être montées libres, chacune sur un chemin de ronde, ou, une de ces deux extrémités seulement libre et l'autre fixe.

2.3. Le positionnemem oblique de t'axe de rotation (2) dos au fluide moteur (fig. 13, b) peut être obtenu sans système d'orientation, en plaçant la turbine (1) verticalement au sommet d'une butte. De plus, ce positionnement permet l'utilisation de la turbine (l) en turbine mixte, atmosphérique et thermique, puisque le sens de rotation dans ce cas est le même.

Exemples de réalisations possibles grace au modèle de turbine (1) présenté ci- avant.

Le même modèle de turbine (1) pouvant servir à des réalisations éoliennes, hydrauliques ou thermiques, les mêmes figures sont reprises plusieurs fois en références à des descriptions de réalisations différentes.

Figures 1,3,5 et 6 : éoliennes à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) vertical composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contre-marches » 1 tour d'hélice et 20 « marches ! contre-marches », 1/2 tour d'hélice et 10 « marchesicontre-marches >. i-jgures 2n4 et 7 : éoliennes à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) ( angle de 17, 74* vers l'avant par rapport à la verticale) composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contre-marches », 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches » 1/2 tour d'hélice et 10 < marches/contre-marches ».

Figures 1,2,3,4,5,6 et 7 : turbines hydrauliques réalisées et fonctionnant selon les mêmes caractéristiques que les éoliennes décrites ci-avant.

Figures1,3,5,et6:turbines thermiques à surface bi-hélicoidale et axe de rotation (2) vertical composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches/contre- marches », 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches » 1/2 tour d'hélice et 10 « marches/contre-marches ».

Ces turbines thermiques fonctionnant grâce à une différence de température entre les deux extrémités de la turbine (1), elles peuvent être réalisées en grandes dimensions pour exploiter la difference de température entre t'air au sol et l'air plus froid des couches plus hautes de l'atmosphère.

Cependant, le sens de rotation de cette turbine (1) est contraire au sens de rotation de cette même turbine employée en éolienne, sauf dans le cas où elle est placée au sommet d'une butte.

II faut donc la placer dans un cylindre qui la protégera de faction du vent et créera par la même occasion une aspiration du fluide vers le haut, ce qui augmentera le rendement.

Pour profiter quand même de l'énergie éolienne, ce cylindre peut être ouvert sur 1/4 de tour, le vent agissant alors sur la moitié de la turbine (moitié droite en regardant les figures 1,3,5 et 6 et en considérant qu'on a le vent dans le dos, moitié gauche dans les mêmes conditions si le pas de vissage est inversé par rapport aux figures 1, 3, 5 et 6.

Ce cylindre doit avoir un système d'orientation (dérive).

La température au sol peut être augmentée grâce à un jeu de miroirs concentrant le rayonnement solaire par exemple sur une plaque métallique placée sous la turbine (1).

Les turbines thermiques représentées par les figures 1,3,5 et 6 regardées à l'envers (n* de page dans le bas), c'est à dire avec les gouttières périphériques dirigées vers le bas, ont un rendement sensiblement meilleur. f'gures.2,4et7.regardéesal'envers(n*de page dans le bas) : turbines thermiques à surface bi-hélicoîdale et axe de rotation (2) oblique (angle de 17, 74-vers l'arrière par rapport à la verticale) composées respectivement de, 3 tours d'hélice et 60 « marches ! contre-marches », 1 tour d'hélice et 20 « marches/contre-marches », 1/2 tour d'hélice et 10 « rnarches/contre-marches ».

Ces turbines, positionnées tel que décrit ci-dessus et considérant, en les regardant, qu'on a le vent dans le dos, tournent sous faction du fluide thermique dans le même sens que sous faction du fluide éolien. Ce positionnement (fig 13, b) ne requiert donc aucun dispositif Darticulier pour fonctionner en tant que turbine mixte atmosphérique et thermique. Seule une dérive est nécessaire pour contrecarrer I'auto-orientation, qui se fait en sens contraire à celui requis.