Domaine technique :

La présente invention concerne le domaine des turbines conçues pour capter et convertir l'énergie mécanique d'un courant de fluide, tel qu'un courant d'eau ou d'air. Elle concerne plus précisément les turbines à axe de rotation perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire ou transversal à la direction du courant de fluide et fonctionnant à la traînée différentielle (l'expression turbine à axe perpendiculaire pour dire également turbine à axe transversal, sera celle qui sera utilisée dans la suite du document).

Problèmes et état de la technique:

Dans l'industrie éolienne et hydro-électrique, il y a deux types de turbines ou capteurs : les capteurs à axe de rotation parallèle à la direction du fluide plus performants, et les capteurs à axe perpendiculaire moins performants. Ce déficit de performance des capteurs à axe perpendiculaire peut s'expliquer entre autres par les problèmes suivants :

> Problème de la traînée négative : aujourd'hui lorsqu'un capteur à axe perpendiculaire à traînée différentielle fonctionne, il s'exerce sur la pale (ou plus précisément aube) remontant le fluide une traînée négative très contre performante. C'est l'une des principales causes du déficit de performance des capteurs à axe perpendiculaire.

> Problème de l'évasement symétrique du fluide en aval du capteur : la théorie des fluides montre que le tube du flux d'un fluide s'évase en aval du capteur qui capte efficacement une partie de l'énergie du fluide. Pour un capteur idéal, cet évasement optimal a une symétrie circulaire, c'est à dire qu'il est fait uniformément dans toutes les directions d'un plan perpendiculaire à l'axe de symétrie du tube. D'où le caractère maximal de la perte de puissance du fluide au profit du capteur appelée limite de Betz dans le cas des éoliennes.

Par conséquent pour qu'un capteur soit performant, il doit être capable de produire cette forme géométrique très caractéristique qu'est l'évasement à symétrie circulaire du tube à son aval. Les capteurs à axe parallèle produisent aisément cette forme géométrique du fait qu'ils ont leur axe de rotation parallèle à la direction du fluide (ils font face au fluide). Cette configuration face au fluide leur permet de produire une symétrie circulaire de l'évasement du tube en aval, d'où leur bonne performance dans la récolte de l'énergie du fluide.

Par contre les capteurs à axe perpendiculaire (axe de rotation perpendiculaire à la direction du fluide) ne peuvent produire une telle forme géométrique sans remplir certaines conditions. En effet les actions mécaniques en remontée et en descente du fluide autour d'un axe de rotation perpendiculaire à la direction du fluide, sont dissymétriques. Ce qui ne permet pas de produire une symétrie de l'évasement du tube en aval, laquelle symétrie est indispensable pour la bonne performance d'une turbine quelle qu'elle soit.

Dans l'état de la technique pertinent à la présente invention et ayant fait l'objet ou pas de brevet, les documents ci-après ont été identifiés : (Persan Windmill : Google ; Aube pouvant être ouverte et fermée pour une éolienne à axe vertical : WO2019017723 ; Hinged-blade cross-axis turbine for hydroelectric power génération : US20100237626A1).

L'analyse de l'état de la technique pertinente ci-dessus a montré une différence de techniques utilisées par rapport à notre invention. Cette état de la technique pertinente ne règle pas efficacement le problème de la traînée négative évoqué, et ne résout pas celui de l'évasement symétrique du fluide en aval contrairement à notre invention.

Brève description de l'invention :

La présente invention se rapporte à une turbine à axe sensiblement perpendiculaire ou transversal à la direction du fluide, utilisant deux procédés techniques ou deux techniques simplement pour résoudre les problèmes précédemment mentionnés. Le premier procédé ou la première technique est celle des palettes orientables pour résoudre le problème de la traînée négative. Cette technique consiste d'abord à tapisser de palettes la surface de la pale, puis d'y intégrer un mécanisme d'orientation desdites palettes, tel que ces dernières s'ouvrent en remontée du fluide pour laisser filtrer ledit fluide et se ferment en descente pour le freiner et capter son énergie. Cette technique consiste ensuite à intégrer à ce mécanisme d'orientation un système de commande fixe par rapport à la fondation de la turbine, et dont le rôle est de piloter ledit mécanisme d'orientation pour que ce dernier opère les orientations adéquates des palettes en remontée et en descente du fluide. Cette technique permettra si non d'éliminer la traînée négative du moins de la réduire à sa plus faible expression. Le deuxième procédé technique est l'Induction Mutuelle de Traînée Positive ou IMTP pour résoudre l'autre problème des turbines à axe perpendiculaire qu'est l'impossibilité sous certaines conditions à produire l'évasement symétrique du tube du fluide en aval du capteur. Cette technique de IΊMTR consiste à placer deux turbines à axe perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire et aux palettes orientables, à une distance l'une de l'autre telle qu'elles s'influent mutuellement à travers le fluide pour produire plus de performance ou de puissance, ou à fabriquer une turbine birotor de sorte que les deux axes du birotor soient à une distance telle que ses deux rotors s'influent mutuellement à travers le fluide pour produire plus de puissance ou de performance. En effet l'influence mutuelle des deux rotors à axe perpendiculaire génère autour du duo des interactions mutuelles motrices telles que le fluide en aval forme globalement un tube évasé de manière symétrique.

Description des dessins:

Des modes de réalisation et de fonctionnement de l'invention ne prétendant pas être exhaustifs sont illustrées à titre d'exemple dans les dessins ci-joints, dans lesquels les numéros de référence identique renvoient au même élément ou à un élément similaire. Planche 1 : exemple de positionnement des palettes sur la pale.

Cette planche renferme la figure 1. Cette figure est munie d'une pale fermée avec des palettes orientées en position vertical (100), et d'une autre pale ouverte avec des palettes orientées en position horizontale (101). Notons que sur les schémas, les axes des palettes sont tous horizontaux pour des raisons de performances, mais lesdits axes pourraient ailleurs être verticaux ou autrement.

Planche 2 : cycle des quatre phases standards des palettes sur la pale.

Cette planche renferme la figure 2 qui décrit le cycle des quatre phases standards qu'une pale aux palettes orientables doit respecter pour récolter efficacement la puissance du fluide. Ces quatre phases, dont trois (constituant le secteur actif sur le fluide) durant la descente et une (constituant le secteur passif au fluide) durant la remontée, sont :

> Phase 1 : fermeture progressive des palettes dans le sous-secteur angulaire qi en descente du fluide.

> Phase 2 : fermeture achevée et maintenue des palettes dans le sous-secteur Q2 en descente du fluide.

> Phase 3 : ouverture progressive des palettes dans le sous-secteur angulaire Q3 en descente du fluide.

> Phase 4 : ouverture achevée et maintenue des palettes dans le sous-secteur Q4 égale à 180 degrés en remontée du fluide.

Planche 3: pale munie de son mécanisme d'orientation.

La figure 3 présente deux pales munies chacune de son mécanisme d'orientation, en configuration fermeture (100) et en configuration ouverture (101). Ce mécanisme comprend deux curseurs (105 et 106) ou (110 et 111) portés par un bras support (103) qui est articulé à la pale et solidaire à sa rotation. Ces curseurs coulissant sur leurs plages d'évolution (104) sont reliés entre eux par des transmetteurs de mouvement tels que des câbles ou cordes (107) via des séries de leviers tels que des coudes verticaux (108) et horizontaux (109) ou (112) et (113) solidaires aux palettes. L'activation du coulissement de l'un des curseurs permet l'ouverture ou la fermeture des palettes sur la pale. Les poulies (114) permettent aux transmetteurs de mouvement (câbles, cordes, courroies ou chaînes) venant des curseurs de s'aligner le long de l'axe de rotation (102), ce qui permettra d'éviter la perturbation du flux du fluide autour du capteur durant la rotation. Planche 4: système de commande mécanique pour le pilotage du mécanisme d'orientation des palettes.

La figure 4 représente le système de commande mécanique pour piloter le mécanisme d'orientation des palettes. Il est constitué de deux couronnes (une grande et une petite) servant par leurs rayons extérieurs (116) comme paramètre de commande guidant circulairement et radialement les deux curseurs (105) et (106). Ces deux couronnes ont leurs dits rayons extérieurs (116) variables ou constants en fonction des sous-secteurs des quatre phases d'orientation des palettes matérialisées sur la figure 2. Ainsi on aura :

> Sur le sous-secteur qi la fermeture progressive des palettes est assurée par le mouvement radial des dits curseurs (changement de niveau radial sur les rayons extérieurs des couronnes).

> Sur le sous-secteur Q ₂ le maintien de la fermeture achevée des palettes est assuré par l'absence de mouvement radial pour les curseurs (rayons extérieurs constants des couronnes).

> Sur le sous-secteur Q ₃ l'ouverture progressive des palettes est assurée par le mouvement radial inverse des mêmes curseurs (changement inverse de niveau radial sur les rayons extérieurs).

> Sur le sous-secteur Q ₄ le maintien de l'ouverture achevée est assuré par l'absence de mouvement radial des curseurs (rayons extérieurs constants des couronnes). Planche 5 : un exemple de prototype de l'invention vue dans son ensemble avec une commande mécanique.

La figure 5 est un exemple de prototype de l'invention, c'est la manière préférée de l'invention. Elle montre un système de commande mécanique (les couronnes avec leurs rayons extérieurs comme paramètre de commande) pilotant deux mécanismes d'orientation équipant chacun une pale. L'une des deux pales est en configuration ouverte, l'autre en fermée. Ici le nombre de pales pouvait aller jusqu'à trois ou quatre ou même plus. Planche 6 : un exemple de variation de l'invention avec une commande magnétique.

La planche 6 renferme la figure 6a et 6b. La figure 6a est un exemple de variation de l'invention avec un système de commande magnétique ayant comme paramètre de commande la force d'attraction magnétique. Les parties en lignes pleines sur les couronnes signifient qu'elles sont normalement magnétisées, et les parties en pointillées signifient qu'elles le sont faiblement voir pas du tout. Ainsi durant la rotation du bras support (103), les curseurs (105 et 106) subissent des mouvements radiaux par attraction magnétique des couronnes. Ce qui permet la réalisation des quatre commandes standards pour une orientation conforme des palettes.

La figure 6b représente une position d'équilibre stable du curseur. En effet le mouvement radial centrifuge engendré par l'attraction magnétique F _m sur le curseur de la petite couronne (durant la traversée du sous-secteur Q2) ou sur celui de la grande couronne (durant la traversée du sous-secteur Q4) est stoppé par la réaction opposée F _r de la série de coude en position vertical basse infranchissable. Le transmetteur de mouvement ou câble ne peut plus descendre plus bas. Ainsi les curseurs restent sur des rayons constants lors de leur traversée des sous-secteurs Q2 et Q4.

Planche 7 : un exemple de variation de l'invention avec un mécanisme d'orientation utilisant un ressort.

La figure 7 est une variation de l'invention par utilisation d'un système à énergie potentielle comme un ressort (117) sur la figure 7a. Son rôle sera de réaliser la phase d'ouverture progressive Q3 avec son énergie emmagasinée durant la phase de fermeture progressive qi réalisée par la commande d'une couronne. Ce rôle pouvait être de sens contraire, c'est- à-dire que le ressort réalise la fermeture progressive qi et laisse l'ouverture progressive Q3 à la couronne qui d'ailleurs peut être de nature mécanique (figure 7b) ou magnétique (figure 7c).

Planche 8 : un exemple de variation de l'invention avec une utilisation du fluide pour une ouverture automatique des palettes.

La figure 8 est une autre variation de l'invention utilisant le fluide pour l'ouverture automatique des palettes de la pale. Cette ouverture automatique est obtenue en prenant la longitudinale latérale (118) des palettes comme axe de pivotement (figure 8a). Ce qui permet le soulèvement horizontal automatique des palettes durant la remontée du fluide. La phase de fermeture de la pale durant sa descente du fluide pourra être assurée par une couronne mécanique (figure 8b) ou magnétique (figure 8c).

Planche 9 : un exemple de variation de l'invention avec un mécanisme d'orientation utilisant des barrettes roulant sur des rails

La figure 9 est une variation de l'invention utilisant des barrettes ou barres (119) en lieu et place des cordes ou câbles. Ces barrettes munies de curseurs telles que des roues, roulent sur des rails aux hauteurs variables ou constants en fonction des quatre sous-secteurs standards (qi, 02, 03, et Q4) qui servent d'algorithme de base pour la confection d'un système de commande. Les séries de coudes verticales et horizontales sont respectivement représentées par (120) et (121). La série de coudes (120) est verticale haute à cause de la configuration des barrettes et des rails, et non vertical basse comme précédemment avec les cordes, câbles ou chaînes.

Planche 10: un exemple de variation de l'invention utilisant un profilage angulaire de la pale.

La figure 10a est variation de l'invention présentant un profilage angulaire de la pale par adjonction de deux cadrages rectangulaires (122 et 123) faisant un angle f. Chaque cadrage aura ses deux séries de coudes câblées (124) au même mécanisme d'orientation constitué par les curseurs, les câbles, les coudes et le bras articulé à la pale. Sur cette même figure 10a, les câbles sont munis de ressorts (125) pour absorber d'éventuelles variations du rayon des couronnes ou de la longueur des câbles dues à l'usure par frottement et à la dilatation ou contraction thermique. Ces ressorts auront des constantes de raideur plus ou moins fortes pour éviter d'éventuelles oscillations des palettes autour de leurs propres axes. La figure 10b représente le profilage angulaire concave de deux pales conjuguées par fermeture des deux bords de fuite inférieurs et supérieurs de leurs deux cadrages, avec des plaques triangulaires (126 et 127). Ce qui va procurer à chaque pale un plus grand coefficient de traînée et donc plus de capacité de performance. Planche 11 : modification du système de commande en cas de profilage angulaire de la pale.

La figure 11 renferme une modification de la sectorisation standard du système de commande dans la variation de l'invention présentant un profilage angulaire de la pale. Cette modification cherche à éviter tout risque de traînée négative pendant la transition entre la remontée et la descente du fluide. Si le bras porteur des curseurs est dans le même plan que le cadrage central (122) alors la modification se fera sur le sous-secteur qi (figure lia). Si le bras porteur des curseurs est parallèle à l'hypoténuse qui complète le triangle formé avec les longueurs des deux cadrages (122 et 12S) de la pale concave alors la modification se fera sur le sous-secteur Q ₃ (figure 11b).

Planche 12 : tube standard du flux produit par un capteur efficace.

La figure 12 est celle habituellement utilisée dans le domaine éolien comme le tube standard du flux optimal symétriquement évasé d'un capteur efficace ou performant.

Planche 13 : tube du flux produit par un capteur solo aux palettes orientables. La figure 13a représente un capteur solo à axe perpendiculaire et aux palettes orientables (vue de dessus) munie de trois pales : une pale active au fluide (en ligne pleine : 129) dans le secteur actif (qi, 02, Q3) de descente et deux pales passives au fluide (en pointillées :

128) dans le secteur passif (0 ₄ =180 degrés) de remontée. La figure 13b représente le tube non symétriquement évasé produit par ce capteur solo à axe perpendiculaire et aux palettes orientables fonctionnant à la traînée différentielle.

Planche 14 : positionnements possibles de deux rotors mutuellement inductifs.

La planche 14 renferme trois figures (vue de dessus) montrant les trois différentes façons de mettre en duo deux rotors ou capteurs à axe perpendiculaire et aux palettes orientables, pour constituer un birotor cherchant l'efficacité dans la récolte de l'énergie du fluide. Ces trois différentes façons sont des deux-listes des deux secteurs suivants : le secteur actif au fluide (0i, Q2, Q3) et le secteur passif au fluide (0 ₄ =180 degrés).

> La figure 14a met deux secteurs passifs du birotor côte à côte.

> La figure 14b met deux secteurs actifs côte à côte. > La figure 14c met deux secteurs contraires côte à côte.

On remarque qu'ici les surfaces de balayage des deux rotors sont adjacentes, elles pouvaient être espacées ou chevauchantes.

Planche 15 : tube du flux produit par un capteur birotor aux palettes orientables. La figure 15 montre un tube du fluide produit par un capteur birotor aux palettes orientables ayant ses deux secteurs passifs mis côte à côte. Ce tube ressemble à tout point de vue au tube standard d'un capteur efficace et performant comme celui de la figure 12.

Planche 16 : applications de l'invention avec une conception par empilement successif de plusieurs turbines. La planche 16 contient les figures 16a, 16b et 16c. Chacune de ces figures montre une conception de l'invention par couplage de plusieurs turbines empilées avec un alternateur électrique (134) via un multiplicateur de vitesse (135). La figure 16a montre une conception par empilement vertical de plusieurs turbines. La figure 16b montre une conception par empilement vertical de plusieurs birotors. La figure 16c montre une conception par empilement horizontal de plusieurs turbines.

Description détaillée de la réalisation et du fonctionnement de l'invention :

I. Procédé ou technique des palettes orientables :

Ce procédé technique consiste d'abord à tapisser la pale avec des palettes orientables comme sur la figure 1. Elle a pour but de générer sur la pale une traînée positive motrice durant la descente du fluide (secteur actif) et d'éliminer la traînée négative durant la remontée (secteur passif) en produisant quatre phases d'orientations des palettes. Ces quatre phases standards aux sous-secteurs angulaires qi, 02, Q3 et 04 sont matérialisées sur la figure 2 avec la direction du fluide (99a) donnant une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre (la direction 99b du fluide donnerait une rotation contraire). Ces quatre phases donc sont : > La phase 1 (fermeture progressive au sous-secteur qi) a une orientation mobile des palettes progressant de la position horizontale vers celle verticale pendant la descente du fluide. > La phase 2 (fermeture achevée au sous-secteur Q2) a une orientation verticale fixe des palettes en descente du fluide: ces palettes fermées sont actives en s'opposant au fluide et produisant ainsi la traînée positive motrice.

> La phase 3 (ouverture progressive au sous-secteur Q3) a une orientation mobile des palettes progressant de la position verticale vers celle horizontale pendant la descente du fluide.

> La phase 4 (ouverture achevée au sous-secteur Q4) a une orientation horizontale fixe des palettes en remontée du fluide: ces palettes ouvertes sont passives en laissant filtrer le fluide, ce qui réduit ainsi drastiquement la traînée négative.

Le procédé technique des palettes orientables réalisant ces quatre orientations sur les palettes de la pale d'un capteur à axe perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire, consistera ensuite dans un premier temps à intégrer à ladite pale un mécanisme d'orientation desdites palettes, et dans un deuxième temps à adjoindre un système de commande pour piloter ledit mécanisme d'orientation.

A. Mécanisme d'orientation des palettes :

Dans la partie description des dessins, la lecture de la description de la figure 3 permet aisément de comprendre le fonctionnement du mécanisme d'orientation des palettes.

-Fonctionnement du mécanisme d'orientation des palettes :

Sur la figure 3 se trouve deux pales dont l'une en configuration fermeture et l'autre en configuration ouverture. Chaque pale est jointe à un bras support (103) solidaire à sa rotation et sur la partie horizontale duquel bras est aménagée deux plages d'évolution (104) pour les curseurs (105) et (106) ou (110) et (111). Ces deux curseurs reliés entre eux par des transmetteurs de mouvement tels que des câbles (107) via des séries de leviers telles que des coudes verticaux (108) et horizontaux (109) ou

(112) et (113), se déplacent en mouvement d'ensemble comme le tandem des plateaux d'une balance.

Ainsi pour passer de la configuration fermeture des palettes à leur configuration ouverture, il faudra déplacer le curseur (106) en positon de rayon minimal sur sa plage d'évolution et à la série de coudes horizontale (109). Ce déplacement va l'amener en position de rayon maximal (110) sur ladite plage et faire basculer sa série de coudes verticalement (112).

Durant ce même déplacement, le curseur (105) en position de rayon maximal sur sa plage d'évolution et à la série de coudes verticale (108), est entraîné en position de rayon minimal (111). Ce qui fait passer sa série de coudes verticale (108) vers une position horizontale

(113). Ce curseur devient ainsi de sa position (111) le prochain point d'initiation du mouvement opposé pour passer de l'ouverture à la fermeture des palettes.

Il faut noter que sur la figure 3, le mécanisme d'orientation a équipé toutes les palettes avec des leviers de pivotement, ce qui n'est pas obligatoire. Une seule palette de la pale pouvait être équipée ou connectée à un couple de leviers dont l'un parallèle ou sensiblement parallèle et l'autre perpendiculaire ou sensiblement perpendiculaire à ladite palette, puis les autres palettes de la pale sont connectées de proche en proche les unes aux autres jusqu'au dit couple de leviers, et cela par des poulies ou des pignons engrenés de proche en proche, par chaîne ou courroie de transmission ou par autre moyens. Ainsi tout pivotement du couple de leviers entraîne l'ensemble des palettes en mouvement. Il faudra également noter que, on entend par leviers des bras ou des disques ou des pignons ou poulies ou autre solidaires à la rotation de leurs palettes respectives.

Cette pale ainsi équipée de son mécanisme d'orientation, pour être efficace durant la rotation, doit avoir ses palettes procéder par les quatre phases d'orientation standards précédemment évoquées en figure 2 : une phase mobile de fermeture progressive des palettes définie sur le sous-secteur qi, une phase fixe de maintien de la fermeture achevée des palettes définie sur le sous-secteur Q2, une phase mobile d'ouverture progressive des palettes définie sur le sous-secteur Q3, et enfin une phase fixe de maintien de l'ouverture achevée des palettes définie sur le sous-secteur Q4. Ces quatre phases d'orientations sous-sectorisées angulairement vont constituer la logique ou l'algorithme de base pour la conception du module suivant dénommé système de commande pour le pilotage du mécanisme d'orientation des palettes.

B. Système de commande pour piloter le mécanisme d'orientation des

palettes :

Selon la nature du mécanisme d'orientation, il faudra distinguer plusieurs types de systèmes de commande dont certains seront abordés ultérieurement. Notons que ces derniers ne constitueront pas une liste exhaustive de toutes les possibilités. Dans cette partie, il sera question d'un système de commande mécanique (c'est-à-dire à action par contact direct entre le curseur mécanique et une commande mécanique).

-Description d'un système de commande mécanique :

Le système de commande mécanique sera constitué de deux couronnes circulaires immobiles (fixes par rapport à la fondation de la turbine ; notons que les couronnes pouvaient être remplacées par un ou des disques creux ou pleines) sur lesquelles sera apposée la partie inférieure du mécanisme d'orientation des palettes : figure 4 (vue de dessus) et figure 5 (vue de profil). Sur la figure 5, le système de commande est positionné en dessous du rotor, mais il pouvait être au-dessus de celui-ci. Ces deux couronnes donc, ici une grande et une petite (elles peuvent être de même taille ailleurs), aux caractéristiques particulières, serviront de guide de mouvement circulaire et de mouvement radial aux deux curseurs du mécanisme d'orientation. Il y a plusieurs façons d'agencer ces deux couronnes sur des plans différents, mais ici il sera retenu de positionner la petite à l'intérieur de la grande concentriquement et dans le même plan pour des raisons de facilité schématique. Elles ont chacune un rayon intérieur (115) constant partout, et un rayon extérieur (116) qui servira comme paramètre de commande pour donner naissance aux commandes transmises par les curseurs du mécanisme d'orientation. Ledit rayon extérieur est variable ou constant en fonction des sous-secteurs angulaires (qi, 02, 03 et Q4). Ce rayon extérieur (116) possède une partie supérieure et une partie inférieure.

Ainsi on aura sur les mêmes figures 4 et 5 les caractéristiques suivantes des couronnes : > la grande couronne a un rayon extérieur décroissant sur qi, contant sur Q2 (partie inférieure du dit rayon extérieur), croissant sur Q3 et enfin constant sur Q4 (partie supérieure du dit rayon extérieur). > la petite couronne a un rayon extérieur croissant sur qi, constant sur Q2 (partie supérieure du dit rayon extérieur), décroissant sur Q3 et enfin constant sur Q4 (partie inférieure du dit rayon extérieur).

Cette succession de variation et de constance du paramètre de commande qu'est le rayon extérieur des couronnes en fonction des sous-secteurs angulaires (qi, 0 ₂ , 0 ₃ et Q ₄ ) sera à l'origine de quatre commandes mécaniques radiales (c'est-à-dire des actions centripètes et centrifuges, ou à rayon constant) sur les curseurs qui les parcourent durant la rotation. L'analyse de ces commandes mécaniques radiales permettra de voir comment le système de commande en pilotant le mécanisme d'orientation, réalise l'algorithme des quatre phases d'orientation sur les palettes. C. Pilotage du mécanisme d'orientation des palettes par le système de

commande mécanique :

Considérons toujours les figures 4 (vue de dessus) et figure 5 (vue de profil) où le mécanisme d'orientation muni de sa pale aux palettes orientables, est monté sur le système de commande. -Analyse des quatre commandes mécaniques radiales responsables de l'orientation des palettes :

Sur cette figure 5, compte tenu de la direction du fluide (99a) indiquée, le sens de rotation de la pale sera celui des aiguilles d'une montre conformément à la disposition fonctionnelle des quatre sous-secteurs. Ainsi, pour la réalisation des différentes phases d'orientation des palettes, les commandes mécaniques radiales suivantes seront successivement à l'œuvre durant un tour de rotation :

> Commande réalisatrice de la fermeture progressive des palettes sur le sous-secteur 0i : cette opération est définie sur le sous-secteur 0i où la pale en rotation descend le fluide. Durant son déroulement, le curseur actif (106) de la petite couronne est contraint à monter radialement et progressivement vers la partie supérieure du rayon extérieur de ladite petite couronne (figures 4 et 5). Cette montée est transmise en mouvement via le câble (transmetteur de mouvement) à sa série de coudes (ou leviers) en la faisant basculer de sa configuration horizontale vers une configuration verticale. Ce basculement progressif fait pivoter progressivement les palettes vers une position verticale assurant ainsi leur fermeture sur la pale. Durant ce basculement l'autre série de coudes homologue passe de la configuration verticale à la configuration horizontale. Ce qui a pour conséquence de tracter le curseur passif (105) de la grande couronne vers la partie inférieure du rayon extérieur de la dite grande couronne. Notons que l'insertion de ressorts (125) sur les transmetteurs de mouvement comme en figure 10a aiderait à lisser le mouvement des curseurs.

> Commande réalisatrice du maintien de la fermeture achevée des palettes sur le sous-secteur 02 : cette opération est définie sur le sous-secteur Q2 où la pale en rotation descend toujours le fluide. Durant son déroulement les rayons extérieurs des deux couronnes restent constants (figures 4 et 5). Par conséquent les curseurs parcourant ces rayons maintiennent des distances invariables vis-à-vis du centre de rotation de la pale (c'est-à-dire pas de mouvement radial ici, contrairement en qi). Ainsi les palettes auxquelles ils sont reliés restent en position verticale fermeture (héritée de l'opération précédente qi). Ce maintien de leur position verticale se déroule du début jusqu'à la fin de ce sous-secteur Q2. La pale ainsi fermée pourra récolter la puissance du fluide qui vient frapper dessus.

> Commande réalisatrice de l'ouverture progressive des palettes sur le sous-secteur Q3: cette opération est définie sur le sous-secteur Q3 où la pale descend toujours le fluide. Durant son déroulement le curseur (105) cette fois-ci actif de la grande couronne est contraint à monter radialement et progressivement vers la partie supérieure du rayon extérieur de la dite couronne (figures 4 et 5). Cette montée est transmise en mouvement via le câble à sa série de coudes en la faisant basculer de sa configuration horizontale vers une configuration verticale. Ce basculement progressif fait pivoter progressivement les palettes vers une position horizontale assurant ainsi leur ouverture sur la pale. Durant ce basculement l'autre série de coudes homologue passe de la configuration verticale à la configuration horizontale. Ce qui a pour conséquence de ramener le curseur cette fois-ci passif (106) de la petite couronne, vers la partie inférieure du rayon extérieur de la dite petite couronne.

> Commande réalisatrice du maintien de l'ouverture achevée des palettes sur le sous- secteur 04 : cette opération est définie sur le sous-secteur Q4 où la pale remonte le fluide. Durant son déroulement les rayons extérieurs des deux couronnes restent constants (figures 4 et 5). Les curseurs qui les parcourent maintiennent ainsi des distances invariables vis-à-vis du centre de rotation de la pale (c'est-à-dire pas de mouvement radial ici, contrairement en qi ou Q3). Par conséquent les palettes maintiennent leur position horizontale ouverture (héritée de l'opération précédente Q3) du début jusqu'à la fin de ce sous-secteur Q4. La pale ainsi maintenue ouverte pourra laisser le fluide filtrer à travers elle, quasiment sans traînée négative sur un angle de 180 degrés. Cette opération sur ce sous-secteur Q4 ferme le cycle à quatre temps qui peut reprendre par l'entame à nouveau de l'opération sur le sous-secteur qi.

D. Quelques variations de la technique des palettes orientables de

l'invention:

Cette invention peut avoir plusieurs variations par utilisation d'autres moyens techniques. Quelques exemples de ces variations sont expliqués sur la liste suivante qui ne prétend en aucune façon être exhaustive. Cette liste est établie pour montrer sans pour autant chercher à les couvrir toutes, l'étendue des possibilités de modifications qui peuvent être faites sans sortir des fondamentaux de l'invention.

1-Variation de la technique des palettes orientables par utilisation d'un système de commande magnétique :

Sur la figure 6a (vue de dessus), la sous-sectorisation angulaire standard (qi, 0 ₂ , 03 et Q4) restant toujours en vigueur, est matérialisé un exemple de système de commande avec deux couronnes magnétiques et concentriques, contenues dans un même plan. Cette configuration spatiale des deux couronnes pourrait être autrement. Elles sont magnétisées (en pôle négatif par exemple) de manière sectorielle en amplitude: c'est à dire que les parties en pointillées signifient qu'elles sont moins magnétisées (voir pas magnétisée du tout) que les parties en lignes pleines de magnétisme supérieur. Le choix de les magnétiser en pôle négatif est purement conventionnel ou discrétionnaire. On pouvait prendre un magnétisme positif pour toutes les deux, ou positif pour l'une et négatif pour l'autre.

Avec ce choix de magnétisme négatif pour les couronnes, les curseurs seront automatiquement de magnétisme positif pour être attirés par le paramètre de commande cette fois constituée par la force magnétique des couronnes. L'attraction des curseurs transmet du mouvement via leurs transmetteurs que sont les cordes ou câbles à leurs séries de leviers que sont les coudes. Ainsi lorsque le bras (103) sur la figure 6a (vue de dessus) et figure 5 (vue de profil), solidaire à la rotation de la pale est en mouvement, le système de commande magnétique va exécuter les quatre commandes standards. Ces commandes responsables de l'orientation des palettes sur un tour de rotation se dérouleront de la manière suivante :

> la commande de fermeture progressive des palettes sur le sous-secteur qi : dans ce sous-secteur qi, la petite couronne est plus magnétisée que la grande (rappel sur la figure 6a : les lignes en pointillée signifient qu'elles sont moins magnétisées que les lignes pleines). Par conséquent le curseur actif (106) de cette petite couronne va subir de la part de celle-ci une plus forte attraction magnétique qui le déplace vers le rayon maximal de sa plage d'évolution. Ce déplacement va faire basculer verticalement sa série de coudes et horizontalement la série de coudes du curseur passif (105) de la grande couronne. Ce basculement va entraîner en même temps la fermeture des palettes sur la pale et le déplacement en rayon minimal du même curseur passif de la grande couronne moins attractive. Une magnétisation inférieure de cette dernière sur le sous-secteur qi aiderait à ralentir par attraction contraire moindre tout mouvement brusque du curseur actif de la petite couronne. > la commande de maintien de la fermeture achevée des palettes sur le sous-secteur 0 ₂ : sur ce sous-secteur 0 ₂ la petite couronne reste toujours plus magnétisée que la grande (rappel sur la figure 6a : les lignes en pointillée signifient qu'elles sont moins magnétisées que les lignes pleines). Ici, le curseur de cette petite couronne est maintenu sur son rayon maximal constamment par l'équilibre entre la force magnétique F _m qu'il subit et la réaction F _r de sa série de coudes en position verticale basse infranchissable vers plus bas (figure 6b). Avec ce maintien de rayon constant du curseur, les palettes restent tout au long du sous-secteur 0 ₂ immobiles en position verticale fermeture (héritée de la précédente opération 0i).

> la commande d'ouverture progressive des palettes sur le sous-secteur 0 : sur ce sous-secteur la grande couronne cette fois-ci est plus magnétisée que la petite. Par conséquent le curseur de cette grande couronne va subir de la part de celle-ci une plus forte attraction magnétique qui le déplace vers le rayon maximal de sa plage d'évolution. Ce déplacement va faire retourner sa série de coudes verticalement et la série de coudes du curseur passif de la petite couronne horizontalement. Ce basculement retour va entraîner en même temps l'ouverture des palettes sur la pale et le déplacement en rayon minimal du curseur passif de la petite couronne moins attractive. Une magnétisation inférieure de cette dernière sur le sous-secteur 0 ₃ aiderait à ralentir par attraction contraire moindre tout mouvement brusque du curseur actif de la grande couronne.

> la commande de maintien de l'ouverture achevée des palettes sur le sous-secteur 0 ₄ : sur ce sous-secteur 0 ₄ la grande couronne reste toujours plus magnétisée que la petite. Le curseur de cette grande couronne reste sur son rayon maximal constamment à cause de l'équilibre entre la force magnétique qu'il subit et la réaction de sa série de coudes en position verticale basse infranchissable vers plus bas (figure 6b). Avec ce maintien de rayon constant du curseur, les palettes restent tout au long du secteur 0 ₄ en position horizontale ouverture (héritée de la précédente opération Q ₃ ). Cette dernière commande ferme le cycle qui peut reprendre par l'entame à nouveau de la commande 0i. 2-Variation de la technique des palettes orientables par utilisation d'un système à énergie potentielle comme un ressort.

Sur la figure 7a, un ressort (117) est utilisé à la place d'un des curseurs. On obtient ainsi un nouveau tandem (curseur et ressort) comme mécanisme d'orientation des palettes de la pale. Ce mécanisme est tel que si le curseur (105) se déplace par contrainte vers son rayon maximal dans sa plage d'évolution, alors les palettes pivotent et s'orientent, au même moment le ressort (117) reçoit de l'énergie potentielle en se mettant en tension maximale. Si le curseur se libère de cette contrainte alors le ressort libère son énergie précédemment emmagasinée et se met en tension minimale, ce qui réoriente les palettes et retourne le curseur à sa position de rayon minimal. Ainsi le système de commande pour piloter un tel mécanisme sera tout simplement composé d'une seule couronne qui sera parcourue par le curseur. Cette couronne peut être mécanique (figure 7b) ou magnétique (figure 7c). a) Cas où la couronne est mécanique :

Avec une seule couronne mécanique (figure 7b), les quatre commandes standards se dérouleront comme suit :

> Fermeture progressive sur Q1 : sur ce sous-secteur, le curseur (105) remonte mécaniquement vers la partie supérieure du rayon extérieur de la couronne (figure 7b). Ce qui produit la fermeture des palettes et la mise en tension maximale du ressort (117).

> Maintien de la fermeture achevée sur 0 _? : sur ce sous-secteur, le curseur parcourt et maintien un rayon constant sur la partie supérieure du rayon extérieur de la couronne. Il est empêché de tout mouvement radial par l'équilibre entre la tension maximale du ressort et la réaction opposée de la couronne. Par conséquent les palettes maintiennent leur position verticale fermeture (héritée de l'opération précédente qi).

> Ouverture progressive sur Q : sur ce sous-secteur, le ressort en tension maximale libère son énergie et fait descendre radialement le curseur vers la partie inférieure du rayon extérieur de la couronne. Ce qui au même moment produit l'ouverture des palettes et la mise en tension minimale du ressort.

> Maintien de l'ouverture achevée sur 04 : sur ce sous-secteur, le curseur parcourt et maintient un rayon constant sur la partie inférieure du rayon extérieur de la couronne. Il n'y subit aucun mouvement radial et y est maintenu par la tension minimale du ressort (équilibrée par la réaction opposée de sa série de coudes en position basse infranchissable). Par conséquent les palettes maintiennent leur position horizontale ouverture (héritée de l'opération précédente Q3). Le cycle peut reprendre à nouveau. b) Cas où la couronne est magnétique :

Avec une seule couronne magnétique (figure 7c), les commandes suivantes seront observées :

> Fermeture progressive sur Q1 : sur ce sous-secteur, la couronne est magnétisée négativement par exemple et plus fortement que la tension maximale du ressort (117). Le curseur de pôle positif est magnétiquement attiré par elle et se déplace radialement vers son rayon maximal. Ce qui produit la fermeture des palettes et la mise en tension maximale du ressort.

> Maintien de la fermeture achevée sur 0 _? : sur ce sous-secteur, la couronne reste toujours magnétisée négativement et plus fortement. Le curseur maintient constamment le rayon maximal de sa plage d'évolution et ne peut plus opérer de mouvement radial. En effet l'attraction magnétique de la couronne (supérieure à la tension maximale du ressort) est équilibrée par la réaction de sa série de coudes en position verticale basse infranchissable (figure 6b). Par conséquent les palettes restent en position verticale fermeture.

> Ouverture progressive sur Q3 : sur ce sous-secteur, la couronne est non magnétisée ou de manière inférieure à la tension minimale du ressort. Ce ressort va donc libérer sa tension maximale précédemment emmagasinée, produire le mouvement pour l'ouverture des palettes et se mettre en tension minimale. Ce mouvement va ramener le curseur, inférieurement attiré ou pas du tout attiré par la couronne, en rayon minimal de sa plage d'évolution.

> Maintien de l'ouverture achevée sur 04 : sur ce sous-secteur, la couronne est toujours faiblement où pas du tout magnétisée. Le curseur maintient constamment le rayon minimal sur sa plage d'évolution à cause de la tension minimale du ressort. En effet cette dernière (supérieure à l'attraction magnétique faible ou nulle de la couronne) est équilibrée par la réaction de sa série de coudes en position verticale basse infranchissable (figure 6b). Les palettes maintiennent par conséquent leur position horizontale ouverture. Cette commande ferme le cycle qui peut reprendre par l'entame à nouveau de la commande qi.

3-Variation de la technique des palettes orientables par utilisation du fluide pour l'ouverture automatique des palettes de la pale :

Sur la figure 8a, en utilisant des palettes axées latéralement suivant leur longitudinale latérale ou leur longueur latérale (118) et non suivant leur bissectrice longitudinale, on obtient une ouverture automatique de la pale lors de la remontée du fluide. En effet durant le début de cette remontée, les palettes en positon verticale basse sont poussées automatiquement par le fluide en position horizontale arrière. Ainsi pour assurer la fermeture de la pale durant la phase de descente, il suffira d'utiliser un curseur et une couronne qui peuvent être mécaniques (figure 8b) ou magnétiques (figure 8c). Ainsi les quatre commandes standards s'exécuteront comme suit :

> sur qi le curseur monte radialement vers le rayon maximal de sa plage d'évolution par contrainte mécanique ou par attraction magnétique jusqu'à avoir sa série de coudes en position verticale basse infranchissable. Ce qui entraîne les palettes en position verticale basse et assure leur fermeture.

> sur Q2 le curseur reste constamment sur son rayon maximal à cause des forces égales qui l'y maintiennent. Ici la poussée latérale du fluide sur les palettes fermées est équilibrée par la réaction opposée d'une couronne mécanique ou par l'attraction opposée d'une couronne magnétique. Ces palettes restent ainsi en position verticale fermeture (héritée de l'opération précédente qi).

> sur Q ₃ le curseur descend vers son rayon minimal dans sa plage d'évolution à cause de la poussée relative du fluide qui soulève les palettes vers la position horizontale arrière assurant ainsi leur ouverture.

> sur 0 ₄ les forces enveloppantes du fluide sur les palettes axées latéralement maintiennent ces dernières en position horizontale ouverture. Le curseur reste ainsi sur le rayon minimal de sa plage d'évolution jusqu'à la fin de ce sous-secteur qui ferme le cycle.

Il existe d'autres possibilités de variations de l'invention. On pourrait par exemple remplacer les câbles par des barres ou barrettes (119) articulées aux coudes verticaux (120) et horizontaux (121) comme sur la figure 9. Ces barres munies de curseurs comme de petites roues roulent sur un système de commande composé de rails circulaires dont les hauteurs sont variables ou constantes suivant les sous-secteurs standards 0i, 0 ₂ , 0 ₃ et 0 ₄ .

Une autre possibilité est l'utilisation du poids de deux masses à la place des curseurs aux bouts des câbles ou cordes. Ces masses vont rouler sur des rails circulaires dont les hauteurs sont variables ou constantes suivant les sous-secteurs standards 0i, 0 ₂ , 0 ₃ et 0 ₄ . Le système de commande ainsi constitué par ces rails utilisera les changements de hauteur antagonistes ou opposés des deux masses pour transmettre les commandes d'ouverture ou de fermeture aux palettes de la pale.

D'autres possibilités pourraient être envisagées en combinant différents éléments des variations précédemment étudiées ou évoquées, et/ou en remplaçant le système de commande magnétique par un système de commande électrique ou électronique ou électrostatique.

4-Variation de la technique des palettes orientables de l'invention par utilisation d'un profil concave de la pale :

Une autre forme de variante cherchant à pousser notre turbine à axe perpendiculaire, à traînée différentielle et aux palettes orientables à plus de performance, consisterait à profiler sa pale de manière concave angulairement comme sur les figures 10. Cela consistera d'abord à joindre deux cadrages rectangulaires : un central (122) de longueur A et un annexe (123) de longueur B tels qu'ils forment un angle f à la figure 10a. Ensuite il suffira de fermer les deux bords de fuite supérieurs et inférieurs avec deux plaques rectangulaires (126 et 127) à la figure 10b. Ce profilage angulaire concave de la pale lui procure un plus grand coefficient de traînée et donc plus de performance. Notons qu'avec une telle pale concave, les palettes des deux cadrages rectangulaires de la pale peuvent être pivotées par le même mécanisme d'orientation. Il suffira pour cela de brancher les séries de coudes des palettes de chaque cadrage à la source d'orientation primaire tel que matérialisé par l'indication (124).

Avec ce nouveau profil de la pale, la sous-sectorisation angulaire du système de commande va connaître une petite modification pour éviter tout risque de traînée négative durant la transition entre la remontée et la descente du fluide.

Selon la configuration du bras porteur des deux curseurs, cette modification se fera au début de la phase de fermeture progressive qi ou à la fin de celle d'ouverture progressive Q3 ou sur toutes les deux. Exemple :

> si ce bras (103) est contenu dans le même plan que le cadrage central (122): c'est- à-dire parallèle à sa longueur A comme en figure lia, alors la modification se fera au début du sous-secteur 0i qui sera amputé (ou décalé) d'un angle a tel que :

Cela permettra au système de commande de ne commencer la phase de fermeture progressive des palettes que lorsque toute la surface de la pale (les deux cadrages à la fois) aura débuté la phase de descente du fluide. Ainsi l'angle (qi-a) va constituer le nouveau sous-secteur de fermeture progressive des palettes

> Si le bras porteur des deux curseurs est parallèle au segment horizontal allant de l'axe de rotation au bout de la pale concave ou bout du cadrage annexe (123) sur la figure 11b, alors la modification se fera à la fin du sous-secteur 03 qui sera amputé (ou décalé) du même angle a. Ainsi le système de commande aura terminé l'ouverture des palettes avant que le cadrage central (122) n'entame la remontée du fluide. Par conséquent l'angle (Q ₃ -01) va constituer le nouveau sous-secteur d'ouverture progressive des palettes.

5-Variation de la technique des palettes orientables de l'invention par utilisation d'un système de commande électronique avec balisage électronique de son parcours :

Dans cette variation le parcours du système de commande décrit par la pale pendant sa rotation, est jalonné de balises électroniques émetteur/récepteur comme sur les pistes d'atterrissage des aéronefs. Ce parcours balisé identifie chacun des secteurs de remontée et de descente du fluide par une signature électronique de secteur portée par les balises du secteur concerné. Ces signatures constitueront les codes de dialogue du balisage avec des capteurs de direction du fluide telle que des girouettes ou des capteurs de pression sur la pale. En effet capter la direction du fluide permet de connaître les secteurs de remontée et de descente, et les capteurs de pressions parviennent à déterminer la direction du fluide en différenciant la pression (plus grande) sur la pale en remontée et la pression (plus petite) sur la pale en descente. Ainsi en cas de changement de direction du fluide, les capteurs de direction dudit fluide reconfigurera automatiquement les signatures électroniques des balises respectives des secteurs de remontée et de descente du système de commande.

L'identification des sous-secteurs qi, 0 ₂ et Q3 constituants du secteur de descente du fluide se fera avec un adressage composé d'une signature électronique de sous-secteur pour chacun d'eux, accompagnée de la signature électronique de secteur appartenant au secteur de descente qui les abrite. L'identification du sous-secteur Q ₄ constituant unique du secteur de remontée se fera avec un adressage composé d'une signature électronique de sous-secteur accompagnée de la signature électronique de secteur appartenant au secteur de remontée. Ici la signature électronique va constituer le paramètre de commande qui donnera naissance aux différentes commandes sur les palettes. Ainsi lorsque la pale en rotation et équipée de capteurs de signaux électroniques balaye le balisage, lesdits capteurs recevront des signaux d'identité de chacune des balises des sous- secteurs balayés. Ces balises leur indiqueront de cette façon le sous-secteur dans lequel se trouve la pale. Les capteurs de signaux transmettront l'identité ainsi reçue à une unité centrale de traitement de données. Ce dernier reconnaîtra par ces signaux la position sous- sectorielle de la pale en rotation et enverra une commande vers un moteur électrique ou un système hydraulique pour actionner ou pas (selon le sous-secteur balayé) les transmetteurs de mouvement reliés aux leviers (tels que les coudes ou autres) des palettes de la pale. Notons que lesdits transmetteurs de mouvement ne sont obligatoirement nécessaires ici : en effet de manière moins pratique et moins efficace, on pourrait placer sur le levier de chaque palette un moteur électrique ou un système hydraulique.

L'envoi donc de la commande vers un moteur électrique ou un système hydraulique par l'unité centrale de traitement de données aura comme action :

> De fermer progressivement ladite pale pendant son passage sur le sous-secteur qi,

> de maintenir sa fermeture achevée pendant son passage sur le sous-secteur Q ₂ ,

> de l'ouvrir progressivement pendant son passage sur le sous-secteur Q ₃ ,

> et de maintenir son ouverture achevée pendant son passage sur le sous-secteur Q ₄ .

Il faudra noter que la vitesse d'exécution des commandes par le moteur électrique ou système hydraulique doit être synchronisé avec la vitesse de rotation de la pale afin que les dites commandes soient exécutées dans les limites prévues pour les différents sous- secteurs angulaires. Cela pourra se faire en intégrant des capteurs de vitesse de rotation de la pale, dont l'information de vitesse sera synchronisée avec la vitesse d'exécution du moteur électrique ou système hydraulique par l'unité centrale de traitement de données.

6-Variation de la technique des palettes orientables de l'invention par utilisation d'un système de commande informatique en informatisant son parcours :

Ici le parcours du système de commande ne se fera plus à travers un balisage électronique comme précédemment, mais plutôt sous forme d'un programme informatique stocké dans une unité centrale. Ce programme pour identifier les deux secteurs de remontée et de descente, peut utiliser des capteurs de direction du fluide ou une information signalant le transit de la pale de la remontée vers la descente et vice versa. Cette information peut être obtenue par des capteurs de pression placés sur une face de la pale de telle façon que lesdits capteurs se présentent en intrados durant la remontée du fluide où la pression enregistrée est plus grande, et se présentent en extrados durant la descente où la pression enregistrée est plus petite. Ainsi le programme informatique en traquant la courbe de pression de chaque pale détectera le signal d'une chute brusque de ladite pression quand la pale transite du secteur de remontée vers celui de descente, et le signal d'une hausse brusque de pression quand elle transite du secteur de descente vers celui de remontée. Le programme informatique identifiera donc les deux signaux de hausse brusque et de chute brusque de pression comme les limites des deux secteurs de remontée et de descente. Noter que le sous-secteur Q4 constituant unique du secteur de remontée va donc débuter au signal de hausse brusque de pression et finir au signal de chute brusque de pression.

Pour identifier les sous-secteurs qi, 02 et Q3 constituants du secteur de descente du fluide, le programme informatique pourra utiliser :

> une information d'un capteur de vitesse de rotation de la pale ou du rotor

> un paramètre de durée attribuant à chacun des sous-secteurs qi, Q2 et Q3 une durée de balayage par la pale. Ainsi lorsque ces sous-secteurs qi, Q2 et Q3 (produits de la vitesse de rotation et de leurs durée de balayage respectives : 0=vitesse fois durée) sont choisis fixes et de valeurs angulaires connues, alors il faudra dans le programme informatique corréler la vitesse de rotation avec le paramètre de durée. Cette corrélation se fera logiquement par la loi : 0=vitesse fois durée=constante de valeur connue. Ladite corrélation permettra au programme informatique de traquer et d'annihiler toute éventuelle variation de la vitesse de rotation avec une correction par variation contraire des durées de balayage respectives des sous- secteurs 0i, Q2 et Q3, et cela dans le but de respecter la fixité angulaire desdits sous- secteurs.

Ainsi les sous-secteurs qi, Q2 et Q3 fixés et connus en valeurs angulaires par le programme informatique, cette dernière n'aura donc qu'à traquer la vitesse de rotation et d'utiliser la loi de corrélation pour déterminer la durée adéquate pour faire exécuter par un moteur électrique ou un système hyraulique la commande voulue sur chaque sous-secteur. II. Procédé ou technique de l'Induction Mutuelle de Traînée Positive ou IMTP :

A-Définition de l'induction mutuelle de traînée :

Cette technique consiste à placer deux turbines à axe perpendiculaire et aux palettes orientables, à une distance telle qu'elles s'influent mutuellement à travers leurs actions sur le fluide pour produire plus de performance ou de puissance, ou à fabriquer une turbine birotor de sorte que les deux axes du birotor soient à une distance optimale telle que ses deux rotors s'influent mutuellement à travers leurs actions sur le fluide pour produire plus de puissance ou de performance. En effet l'influence mutuelle des deux rotors génère autour du duo des interactions mutuelles motrices telles que le fluide forme à vue globale autour du birotor un tube évasé de manière symétrique en aval.

Dans le domaine de l'éolien un capteur efficace ou performant doit toujours produire à son aval un évasement symétrique optimal du tube du fluide. Cet évasement symétrique en aval très caractéristique d'un capteur efficace et fondamental en science des fluides est habituellement matérialisé par la figure 12. Pour montrer comment la technique de IΊMTR produit une telle figure symétrique, on procédera d'abord par l'étude du tube produit par un capteur solo, ensuite par celle de deux capteurs ou birotor mutuellement inductifs. b-Analyse de l'évasement du tube produit par un capteur solo :

Prenons la turbine aux palettes orientables qui fait l'objet de ce document : figure 13a vue de dessus. Cette turbine au schéma ici simplifié a:

> Son secteur passif en Q ₄ (égale à 180 degrés) où la pale ouverte (128) en remontée est matérialisée en pointillées et s'efface passivement au fluide (99a).

> Son secteur actif en (qi, 0 ₂ et Q3) où la pale fermée (129) en descente est matérialisée en ligne pleine et agit dynamiquement sur le fluide (99a).

Avec une telle turbine on note sur la figure 13b que le tube du fluide produit est évasé en aval de manière non symétrique et non optimale. Ce tube ne ressemble en rien à celui standard du capteur efficace de la figure 12. Cela est dû à la dissymétrie des actions mécaniques des pales sur le fluide entre le secteur actif et le secteur passif ou entre la descente et la remontée. Ce déficit de l'évasement en aval traduit un déficit de performance du capteur perpendiculaire solo qui est lui-même dissymétrique de nature. Pour pallier à ce déficit de l'évasement en aval, il faudra utiliser un capteur perpendiculaire symétrique. Ce dernier peut être obtenu avec un birotor (deux rotors montés sur une fondation commune bi-axiale) ou deux capteurs perpendiculaires aux palettes orientables mis côte à côte. Cette mise en duo peut se faire par trois configurations différentes :

> La première mettra deux secteurs passifs côte à côte avec une direction du fluide signalée par l'indication (99a) : figure 14a.

> La seconde mettra deux secteurs actifs côte à côte avec une direction du fluide signalée par l'indication (99a) : figure 14b.

> La troisième mettra deux secteurs contraires (c'est-à-dire actif à coté de passif) côte à côte avec une direction du fluide signalée par l'indication (99a) : figure 14c. On remarquera que sur ces figures les surfaces de balayage des deux rotors sont adjacentes, elles pouvaient être espacées ou chevauchantes. Parmi ces trois cas, nous utiliserons le premier (c'est-à-dire deux secteurs passifs côte à côte : figure 14a) pour expliquer l'effet d'induction mutuelle de traînée positive.

C-Analyse de l'évasement du tube produit par un capteur birotor :

Sur la figure 15 (vue de dessus), le birotor (configuré avec secteurs passifs côte à côte et secteurs actifs aux extrémités) produit bien le tube symétrique standard d'un capteur efficace. Ce tube est composé de deux flux : un flux contournant (130), fuyant par les deux bords extrêmes des secteurs actifs du duo, et un flux filtrant ou traversant (131), passant à travers les deux secteurs passifs entre les axes des deux rotors. Avec son évasement globalement symétrique, ce tube est le résultat d'un co-alignement inductif des deux tubes dissymétriques des rotors formant le duo. Ce qui veut dire que la somme ou l'alignement de deux dissymétries peut donner une symétrie. Cette configuration inductive est obtenue en optimisant la distance entre les deux axes de rotation. Cette configuration birotor en plus de produire une symétrie globale de l'évasement, met en scène l'effet d'induction mutuelle de traînée positive ou IMTP. Cette dernière, dont le rôle est d'augmenter par effet d'induction les performances de chaque rotor du duo, prend effet aussi bien en amont qu'en aval du birotor. a-Effet d'induction mutuelle de traînée positive en amont du birotor :

Sur cette figure 15, les deux pales actives aux extrémités du duo en contre rotation synchrone (c'est-à-dire que chaque pale est comme le reflet de l'autre dans un miroir placé au milieu des deux rotors), se servent mutuellement de contre-poussée latérale à travers le fluide incident. Ce dernier est ainsi canalisé par les dites pales actives vers la traversée des secteurs passifs: d'où le flux filtrant (131). Cette canalisation a pour conséquence d'augmenter la pression en amont immédiat par effet d'embouteillage du flux arrivant ou incident. Ce qui du coup accroît la poussée sur l'intrados de chacune des deux pales actives. Cette augmentation de la pression (et donc de la poussée ou encore traînée) par embouteillage du flux ne serait pas possible sans le fonctionnement en duo des capteurs: d'où l'appellation d'induction Mutuelle de Traînée Positive en amont. b-Effet d'induction mutuelle de traînée positive en aval du birotor :

Sur la même figure 15, le flux contournant (130) plus énergétique car plus véloce poursuit une course évasé en aval immédiat et rectiligne en aval lointain. Le flux filtrant (131) moins énergétique s'évase par aspiration bilatérale vers les extrados des deux pales actives du birotor, où régnent des dépressions (132 et 133). Ainsi ces deux dépressions des extrados s'asphyxient mutuellement en aspirant chacun vers lui une partie du flux filtrant moins véloce. Ce dernier par conséquent comblera moins bien deux dépressions qui le convoitent qu'une seule qui serait sans concurrent (cas du capteur solo à la figure 13b où la dépression sur l'extrados de la pale active est mieux comblée car sans concurrent). Cette asphyxie mutuelle au niveau du birotor produit donc un entretien réciproque des deux dépressions, ce qui du coup nourrit la traction donc la traînée sur l'extrados de chacune des pales actives : d'où l'appellation d'induction Mutuelle de Traînée Positive en aval.

En résumé, on peut dire que GIMTR accroît la traînée positive sur la pale active de chaque rotor du duo birotor de deux façons:

> en amont via un surplus de la poussée par embouteillage ou canalisation compressif (contre-poussée latérale mutuelle à travers le fluide incident). > en aval via un surplus de la traction par entretien ou alimentation réciproque de dépression (asphyxie mutuelle à travers le fluide filtrant divergent).

Ainsi à cause de l'effet d'induction mutuelle de traînée positive ou IMTP dans la configuration en duo, chaque rotor produira plus de puissance que lorsqu'il opérait seul en solo : c'est le travail en synergie du duo birotor. Le capteur ainsi décrit est capable de fonctionner même en vitesse faible du fluide à cause de sa grande sensibilité au démarrage. Il est adapté à toutes les vitesses de courant de fluide pourvu qu'il soit dimensionné de manière optimale pour la vitesse dudit courant.

III. Domaine d'application :

Cette invention peut avoir plusieurs applications possibles dont nous allons donner quelques exemples :

> Elle peut être appliquée à l'exhaure ou au pompage pour la production d'eau où la turbine est couplée à une pompe à eau. > Elle peut aussi être appliquée à la production d'énergie électrique où la turbine est couplée à un alternateur électrique (134) via un ou des multiplicateurs de vitesse (135) sur la figure 16a. Lorsque le fluide en mouvement fait tourner la turbine, l'alternateur se met en marche et produit de l'énergie électrique. Cette application peut se faire à petite échelle (alimentation de maison) comme à grande échelle (alimentation d'une ville en énergie).

> Elle peut être appliquée à la production d'énergie mécanique pour broyage de grains ou à d'autres utilisations.

Dans ces différentes applications on peut envisager une conception de l'invention par empilement successif de plusieurs turbines sur un même axe de rotation comme le montre la figure 16a. Sur cette figure 16a, se trouvent trois turbines montées sur le même axe de rotation et le tout retenu par une solide charpente (136). Chaque turbine est matérialisée avec un système de commande représenté ici par la couronne extérieure (116), un mécanisme d'orientation représente par le curseur (105), et ses pales tapissées de palettes fermées (100) et ouvertes (101).

Cet empilement peut être vertical mono-axial (c'est-à-dire plusieurs rotors solo sur un même axe) toujours comme sur la figure 16a, ou bi-axial (c'est à dire positionnement de deux axes équipés chacun de rotors deux à deux adjacents et inductifs pour mettre en oeuvre l'effet IMTP) comme sur la figure 16b. Notons par ailleurs que sur cette figure 16b, les deux axes pouvaient être couplés à un seul alternateur électrique au lieu d'un alternateur pour chaque axe.

L'empilement pouvait aussi être horizontal mono-axial comme sur la figure 16c ou horizontal bi-axial non schématisé ici. La conception horizontale de l'empilement serait très adaptée dans la récolte de l'énergie des vagues marines où du flux d'un cours d'eau.

En résumé de cette description détaillée, il y a été décrite une turbine aux propriétés particulières. Elle est munie de palettes orientables par le biais d'un mécanisme d'orientation piloté par un système de commande. Ainsi durant la rotation de la pale, les palettes s'ouvrent en remontée pour filtrer le fluide et se ferment en descente pour freiner et récolter l'énergie dudit fluide. Cette pale montée en trois exemplaires ou plus sur un même axe, fera naître une turbine à axe de rotation perpendiculaire ou transversal à la direction du fluide, parmi les plus efficaces fonctionnant en différentielle de traînée aérodynamique. Pour arrêter ou freiner la rotation d'une telle turbine, il suffira par exemple d'orienter le système de commande face à la direction du fluide, par exemple en positionnant le secteur de remontée dudit système de commande symétriquement à la direction du fluide, ou de passer en mode arrêt (mode configuré d'avance dans l'unité de traitement central) pour le cas du système de commande par balisage électronique ou informatisée. Notons également que l'usure par frottement et la dilatation ou contraction thermique peuvent engendrer des variations infimes sur les rayons des couronnes ou sur la longueur des câbles.

Ce qui peut produire de fortes contraintes en tensions ou relâchements sur ces câbles et donc des imprécisions sur la fermeture ou l'ouverture des palettes. Pour corriger de telles imprécisions, des ressorts (125) sur la figure 10a, seront intégrés aux câbles afin d'absorber de telles variations par frottement, dilatation ou contraction.

Notons aussi que, à la place des couronnes on pouvait mettre des disques creux ou pleins et dont le rayon extérieur garderait les mêmes caractéristiques que le rayon extérieur des couronnes.

Pour construire une telle turbine, différents matériaux peuvent être utilisés (exemple les palettes devant être très légères et solides peuvent être fabriquées entre autres avec des fibres de carbone, du caoutchouc, du tissu, du métal etc . ) mais dans le respect de l'environnement.