Bonjour,
LA ROUE TOURNE COMME LE TEMPS : INEXORABLEMENT
"L'autorisation de divulgation a été reçue le samedi 26 02 2011"
Le voici donc enfin ce concept de BIPP RVCC :
TEXTE INTEGRAL DU DESCRIPTIF DU DEPOT DE BREVET :
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DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
L’invention est une machine de type turbine volumétrique permettant de convertir en énergie mécanique des flux naturels éoliens ou hydrauliques, elle accepte aussi une alimentation vapeur vive. Des aménagements permettent de l’utiliser en pompe, en compresseur, ou encore en moteur à combustion interne. Cette machine est intitulée « Turbine volumétrique à palettes pilotées par bielles centrifuges de liaison, munie d’un vilebrequin et d’un rotor support, lesquels sont coaxiaux et tournent en sens inverse », elle exploite les variations de volume crées par des palettes qui tournent et glissent via un rotor, au sein d’un stator de chambre de profil intérieur spécifique, ce suite à un pilotage des palettes réalisé par des bielles. La transmission du mouvement contre rotatif entre le vilebrequin et le rotor est assurée par trois engrenages coniques : un premier est solidaire du vilebrequin, un deuxième solidaire du rotor, le troisième assure deux fonctionnalités : la liaison contre rotative entre les deux premiers et la sortie motrice avec un rapport de démultiplication (multiplication) adapté à l’utilisation.
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE
On connaît différentes cinématiques et différents fonctionnements de turbines volumétriques à palettes, dans la majorité des cas, les palettes de ces machines ne sont pas (ou partiellement) pilotées, et la rotation exerce une force centrifuge qui augmente avec la vitesse : pour de hautes vitesses, l’extrémité de palette produit un frottement important sur le profil interne de stator de chambre., ce frottement dépend étroitement de l’ampleur de l’orbite de révolution et de la masse unitaire de la palette. La majorité des machines de ce type fonctionne en compresseur, en pompe, ou encore en turbine motrice alimentée en air comprimé. Elles souvent elles sont équipées d’un rotor de petit diamètre.
Brevets et machines en arrières plan technologique :
THOMAS HARDING 1895, le déplacement radial des palettes ne semble pas totalement contrôlé / maîtrisé et il y a d’inévitable pressions/frottements des hauts de pales avec le profil interne du stator de chambre
EDOUARD H. WERNER 1902 , s’apparente plus à une machine à losange déformable comme la quasi turbine du Canadien Gilles ST HILAIRE ou encore le moteur à losange déformable du Français Jean Pierre AMBERT, il y a frottements structurels des éléments moteurs sur le profil interne du stator de chambre.
KOBAYASHI AKIRA, le déplacement radial des palettes semble totalement contrôlé / maîtrisé, mais le degré de liberté radial des palettes est assez limité suite à l’usage d’une came plus externe (elle n’est pas située au centre du moteur), laquelle came restreint de façon importante l’amplitude potentielle du déplacement radial.
Dans les années 30 l’Américain Harold CAMINEZ déposa un brevet de moteur rotatif à éléments pilotés par came et double parallélogramme déformable (US patent 1 714 847 du 28 mai 1929), toutefois il n’eut pas recours à l’usage de palettes mais à l’usage de pistons et les efforts de pression des gaz se conjuguaient aux efforts alternatifs dus aux masses en mouvement, de sorte que la came interne était rapidement soumise à des vibrations et à des efforts radiaux trop importants : le prototype est resté dans un état embryonnaire.
Dans les années 80, le Français Jean Claude LEFEUVRE releva le défi de la turbine volumétrique thermique et déposa un brevet de machine à 4 palettes pilotées par une came centrale et reliées entre elles par les huit biellettes latérales d’un double parallélogramme déformable. (brevet FR 19810005028 du 13 / 03 /1981). Au moins 4 prototypes du concept ont été fabriqués par Monsieur LEFEUVRE qui a fait fonctionner ses machines avec satisfaction pendant des centaines d’heures. Plusieurs vidéos et reportages télévisés ont été réalisés et le prouvent, grâce à ses magnifiques réalisations Monsieur LEFEUVRE a obtenu le grand prix toutes catégories du concours LEPINE 1989. L’une des turbines, d’une cylindrée de 1240 cm3, fût montée par Mr LEFEUVRE dans le cadre d’une moto BMW, l’ensemble fût accepté par le service des mines et réalisa, dans la décennie qui suivit (années 90), plus de 65 000 km sans encombre. Par manque d’aide et de moyens indispensables, Jean Claude LEFEUVRE ne put accéder aux développements et améliorations nécessaires pour que son moteur-turbine obtienne des performances accrues. C’est le seul cas connu de fonctionnement durable et satisfaisant dans le monde des turbines volumétriques thermiques à palettes radiales, d’autres essais semblent tous avoir étés soldés par abandon ou échec.
NOUVELLES TECHNIQUES ET VARIANTES CINEMATIQUES
Sur la machine de Monsieur LEFEUVRE, les difficiles contraintes d’étanchéités et de graissage ont été résolues et le fonctionnement s’est avéré pérenne et fiable. Des variantes de développement peuvent donc maintenant s‘appuyer sur une théorie de fonctionnement et une mise en œuvre technique incontestable. La présente invention permet d’envisager des machines à 1, 2, 3, 4 ou 5 palettes parfaitement pilotées (aucun frottement centrifuge du haut de palettes sur l’intérieur du stator de chambre) et/ou des machines pour lesquelles de hautes vitesses de rotation seront privilégiées. Cette invention ne vise pas à concurrencer la turbine thermique volumétrique de Monsieur LEFEUVRE, mais à lui proposer des options cinématiques inédites pour l’obtention d’un pilotage aussi rigoureux des palettes, mais selon des options de fonctionnement plus larges et selon des axes et périmètres dépassants le seul mode thermique (hydraulique, vapeur vive, Stirling, etc).
AVANTAGES / OBJECTIFS DETAILLES DE L’INVENTION
1) Obtenir une cinématique de pilotage de palettes permettant d’équiper la turbine de une, deux, trois, quatre ou cinq palettes, et même plus, la largeur du rotor devant alors être adaptée au nombre de bielles nécessaires pour assurer l’ensemble du pilotage (2 bielles / biellettes par palettes), et donc à organiser la géométrie du vilebrequin en conséquence. L’option à deux palettes est particulièrement bien adaptée aux modes alimentations vapeur vive, air comprimé et mode Stirling.
2) Supprimer la came centrale et les frottements des queues de palettes sur celle-ci pour permettre d’atteindre des seuils de vitesse de rotation encore plus élevés.
3) Faciliter le paramétrage de la course unitaire de palette, laquelle est alors imposée par le diamètre de révolution choisi pour les manetons excentrés du vilebrequin.
4) Disposer d’un périmètre accru pour calculer, adapter et paramétrer la machine, par exemple en adaptant la longueur de biellettes AB au rayon de révolution des manetons OB (émergence d’un coefficient k = longueur bielle / rayon de rotation de manetons de vilebrequin), ou, autre exemple, pour réserver au centre de la machine une cavité de vilebrequin propice à un meilleur graissage et/ou refroidissement de l’ensemble.
5) Conserver un maximum des avantages observés sur les moteurs turbines de Jean Claude LEFEUVRE, à savoir un nombre de pièces réduit, pas de soupapes, un couple restitué élevé y compris à bas régime et/ou avec un taux de compression modeste, cela grâce à un nombre élevé d’explosions par tour : 4 explosions par tour / cycle dans la configuration 4 palettes.
Observations et parallèles : la cinématique utilisée actuellement dans les moteurs de formule 1 pour lesquels les performances sont élevées et les vitesses de rotation très hautes s’appuie sur l’usage de traditionnels ensembles pistons/vilebrequin (bielles/manivelles) et conserve un système de distribution intrinsèquement complexe muni de multiples soupapes, ressorts cames. Malgré leur complexité, ces moteurs sont fiables et très puissant. Dans l’invention objet de ce brevet, il est gardé une partie des organes très fiables de ces moteurs à savoir le vilebrequin et les bielles, mais ces éléments ne sont pas utilisés pas de la même façon. et avec des sollicitations très inférieures
L’INVENTION
Cette nouvelle turbine réuni des éléments mécaniques parmi les meilleurs actuellement recensés, ces éléments sont pour une partie empruntés au concept de la turbine thermique volumétrique de Jean Claude LEFEUVRE - à savoir l’utilisation de palettes parfaitement et rigoureusement pilotées qui transmettent la pression motrice tangentiellement au rotor et pour une autre partie empruntés aux moteurs plus traditionnels – à savoir des système bielles manivelles pour contrôler le débattement radial d’un nombre de palettes qui n’est plus désormais figé à 4, et qui peut tout aussi bien être de 1, 2, 3, 4, 5…ou plus selon les besoins et l’usage.
L’invention réside dans l’adoption d’une nouvelle organisation cinématique qui permet d’assurer pleinement toutes les fonctionnalités requises dans ce type de machine, avec l’assurance d’un calcul rigoureux et largement paramétrable. L’invention peut aussi se réaliser / concrétiser facilement suite aux calculs simples et rapides pour l’obtention du profil interne de stator de chambre. Les calculs sont issus d’une nouvelle équation polaire générique qui produit toutes les coordonnées nécessaires (point par point) pour piloter la machine outils à commande numérique qui sera utilisée pour l’usinage. Ces coordonnées polaires sont obtenues instantanément grâce à un logiciel informatique qui a été élaboré spécialement.
GEOMETRIE DESCRIPTIVE ET ANALYTIQUE A LA BASE DE L’INVENTION
Base descriptive conceptuelle du mouvement générique figure N° 2 :
Une ligne brisée composée de 3 segments de longueurs fixes OA, AB, et BP est organisé et évolue autour d’un point de rotation O de la façon suivante :
- le premier segment OA tourne autour du point O
- le deuxième segment AB est articulé au premier segment en son extrémité A et son extrémité B tourne autour du point O, selon la même vitesse angulaire, mais en sens inverse en respectant un glissement radial suivant l’axe de la demi-droite de direction OB
- le troisième segment BP est articulé au deuxième segment en son extrémité B et son extrémité P tourne en respectant un alignement continu et parfait des trois points O, B et P.
La figure N° 2 montre deux positions angulaires des deux premiers segments de la ligne brisée ainsi décrite. L’ensemble des triangles représentés permet, par démonstration, d’établir une équation polaire afférente à la courbe d’évolution du point B dont la distance à O varie continuellement dans un intervalle de longueurs allant de (AB – OA) à (AB + OA)
Une nouvelle équation polaire caractérise l’ensemble des points de la courbe de révolution du point B, l’équation s’écrit : (AB) 2 = sin2(θ)*(OB-OA)2 + cos2(θ)*(OB+OA)2
Nota : (OA) et (AB) sont les paramètres fixes de cette équation polaire, laquelle peut aussi se traduite en une fonction de variable du type OB = f (θ), le segment BP n’est pas représenté sur la figure N° 2 afin de ne pas compliquer les dessins.
DEMONSTRATION, OBTENTION DE L’EQUATION POLAIRE
La figure N° 2 est encore en référence. : h = (OB + OD)* cos (θ),
v = (OB + OD)* sin (θ) – AD ; or OD = OA et AD = 2*OA (sin (θ)
donc : v = sin (θ) * (OB – OA)
considérons maintenant le triangle (A B C) :
(AB) 2 = ( AC) 2 + (BC) 2 avec h = (BC) et v = (AC)
on remplace alors AC et BC par les valeurs respectives de v et de h calculées plus haut:
(AB) 2 = (sin (θ) * (OB –OA)) 2 + ((OB + OD)* cos (θ)) 2; or OD = OA
au final: (AB) 2 = sin2(θ)*(OB-OA)2 + cos2(θ)*(OB+OA)2
Affectation des données théoriques de l’équation aux éléments physiques de la machine :
(AB) = longueur entre les deux articulations d’une bielle, (OB) = longueur polaire variable entre le centre O et la courbe polaire de révolution qui est imposée à l’articulation B (entre bielle
et palette), au cours d’une révolution complète, (OA) = rayon de révolution du (des) maneton de vilebrequin
NOMENCLATURE DES COMPOSANTS
LE ROTOR est indiqué ROT dans les figures N° 1, 3, 4, 5, 6 et 66.
LE VILEBREQUIN est indiqué VIL dans les figures.
LE STATOR DE CHAMBRE est indiqué STA dans les figures.
LES BIELLES ou BIELETTES sont indiquées BIL dans les figures.
LES PALETTES sont indiquées PAL dans les figures.
LES 3 PIGNONS CONIQUES sont indiqués PC1, PC2 et PC3 dans les différentes figures :
PC1 est le pignon conique du vilebrequin, PC2 celui du stator et PC3 le pignon de liaison contre rotative, PC3 est solidaire de l’arbre de sortie de la machine et il assure ainsi le bon rapport final de démultiplication avec les 2 autres pignons PC1/PC2..
LES EVENTUELS DISTRIBUTEURS ADMISSION / ECHAPPEMENT sont indiqué DIS sur la figure N° 66 symbolisant par exemple une version « 2 palettes » avec alimentation vapeur vive.
AUTRES FIGURES REPRESENTANTS LA MACHINE
Les figure N° 1 représente l’éclaté d’un ensemble cinématique de machine à deux palettes, chacune d’elle est munies de deux bielles / biellettes latérales pour assurer le déplacement radial dans le rotor. Le stator et les couvercles latéraux d’étanchéité ne sont pas représentés.
La figure N° 3 représente un éclaté similaire mais avec l’option d’une bielle coudée par palette plutôt que deux biellettes latérales. Le stator de chambre a été ajouté.
La figure N° 4 représente l’éclaté d’une machine à 4 palettes qui n’utilise qu’une seul bielle, mais conserve encore le double losange déformable du moteur de Jean Claude Lefeuvre : huit biellettes composent ce losanges articulé de part et d’autre des palettes.
La figure N° 5 représente un vilebrequin pour machine à 3 palettes - option 1 bielle coudée par palette – le stator est très symbolisé, les 3 pignons coniques ne sont pas représentés.
La figure N° 6 représente l’équipage complet « vilebrequin/ biellettes/pignons coniques » d’une machine à 4 palettes.
REPRESENTATIONS DE DIFFERENTS PROFILS ET PARAMETRAGES
Figures N° 7 à N° 17
-différents choix de diamètres de révolution des manetons centraux (cercles du milieu) apparaissent.
-différentes silhouettes des courbes de révolution de l’articulation B entre bielle et palette quand la longueur de bielle augmente par rapport au diamètre de révolution des manetons centraux (profils intermédiaires). Le profil intermédiaire ressemble plutôt à un « hippodrome » sur la figure N° 7 ( la bielle est longue d’environ 3 fois le rayon du milieu), puis le profil se creuse progressivement pour ressembler à un lemniscate de Bernoulli, mais sans en être un , sur la figure N° 17 ( la longueur de la bielle est alors « tout juste supérieure » au rayon du milieu).
-différentes silhouettes du profil intérieur de stator de chambre en adoptant alors une longueur de palette constante, on remarque que ce profil intérieur de stator de chambre ressemble plutôt à une ellipse sans en être une, les figures N° 14 et suivantes le prouvent la pseudo ellipse se creuse progressivement pour afficher un profil assez atypique en figure N° 17.
La figure N° 18 représente 13 courbes polaires différentes établies d’après un même diamètres de révolution de manetons centraux et en augmentant graduellement la longueur de bielle.
NOTA : ces courbes polaires établies selon l’équation polaire générique expliquée plus haut représentent les lieux d’évolutions des articulations bielles / palettes selon la longueur de bielle choisie. Le profil interne de stator de chambre n’est pas représenté : c’est une deuxième courbe extérieure à la première suivant la longueur de palette choisie et au jeu de fonctionnement près, c’est encore la courbe extérieure que l’on visualise sur les figures N° 7 à N° 17
TABLE DE CALCUL D’UN PROFIL INTERNE DE STATOR DE CHAMBRE
Les données portées dans cet exemple de tableau sont nécessaires au pilotage d’une machine outil pour réaliser l’usinage du profil intérieur de stator de chambre, les paramètres d’entrée retenus sont :
segment AB = Longueur de la bielle = 5,5 cm (entraxe des 2 articulations)
rayon OA = rayon de révolution du maneton de vilebrequin = 1,9 cm
segment BP = longueur théorique de palette (sans aucun jeu) = 3 cm (entre point d’articulation et extrémité opposée)
Dans le tableau suivant, l’équation polaire est appliquée pour calculer degré par degré la valeur variable Var ( = longueur OB) du segment polaire variable.; les valeurs xb, yb, xp et yp produites sont respectivement les coordonnées polaires de l’articulation B de bielle et de l’extrémité P de palette ; xp et yp donnent aussi, au jeu près, le point par point du profil intérieur du stator de chambre. Les valeurs des 5 colonnes de droite du tableau sont exprimées en cm., la colonne de gauche donne les positions angulaires en 1°, soit 360 jeux de valeurs calculées sur un tour / cycle.
Alpha ° var xb yb xp yp
0 3,6000 0,0000 3,6000 0,0000 6,6000
1 3,6010 0,0628 3,6005 0,1152 6,6000
2 3,6040 0,1258 3,6018 0,2305 6,6000
3 3,6070 0,1888 3,6021 0,3458 6,5979
4 3,6130 0,2520 3,6042 0,4613 6,5969
5 3,6190 0,3154 3,6052 0,5769 6,5938
6 3,6280 0,3792 3,6081 0,6928 6,5917
7 3,6380 0,4434 3,6109 0,8090 6,5885
8 3,6490 0,5078 3,6135 0,9254 6,5843
9 3,6620 0,5729 3,6169 1,0422 6,5800
Alpha ° var xb yb xp yp
10 3,6770 0,6385 3,6211 1,1594 6,5756
11 3,6930 0,7047 3,6251 1,2771 6,5700
12 3,7100 0,7714 3,6289 1,3951 6,5634
13 3,7290 0,8388 3,6334 1,5137 6,5565
14 3,7500 0,9072 3,6386 1,6330 6,5495
15 3,7720 0,9763 3,6435 1,7527 6,5412
16 3,7960 1,0463 3,6489 1,8732 6,5327
17 3,8220 1,1174 3,6550 1,9946 6,5239
18 3,8490 1,1894 3,6606 2,1165 6,5138
19 3,8770 1,2622 3,6658 2,2389 6,5023
20 3,9080 1,3366 3,6723 2,3627 6,4914
21 3,9400 1,4120 3,6783 2,4871 6,4790
22 3,9730 1,4883 3,6837 2,6121 6,4653
23 4,0080 1,5661 3,6894 2,7382 6,4509
24 4,0450 1,6452 3,6953 2,8655 6,4359
25 4,0830 1,7256 3,7005 2,9934 6,4194
26 4,1230 1,8074 3,7057 3,1225 6,4021
27 4,1650 1,8909 3,7110 3,2528 6,3841
28 4,2080 1,9755 3,7154 3,3840 6,3643
29 4,2520 2,0614 3,7189 3,5158 6,3427
30 4,2990 2,1495 3,7230 3,6495 6,3211
31 4,3460 2,2384 3,7252 3,7835 6,2968
32 4,3960 2,3295 3,7280 3,9193 6,2722
33 4,4470 2,4220 3,7296 4,0559 6,2456
34 4,4990 2,5158 3,7298 4,1934 6,2170
35 4,5530 2,6115 3,7296 4,3322 6,1871
36 4,6080 2,7085 3,7280 4,4719 6,1550
37 4,6650 2,8075 3,7256 4,6129 6,1215
38 4,7230 2,9078 3,7218 4,7548 6,0858
39 4,7820 3,0094 3,7163 4,8974 6,0477
40 4,8420 3,1124 3,7092 5,0407 6,0073
41 4,9040 3,2173 3,7011 5,1855 5,9652
42 4,9670 3,3236 3,6912 5,3310 5,9206
43 5,0310 3,4311 3,6794 5,4771 5,8735
44 5,0960 3,5400 3,6658 5,6240 5,8238
45 5,1620 3,6501 3,6501 5,7714 5,7714
46 5,2290 3,7614 3,6324 5,9194 5,7163
Alpha ° var xb yb xp yp
47 5,2960 3,8732 3,6119 6,0673 5,6579
48 5,3640 3,9862 3,5892 6,2157 5,5966
49 5,4330 4,1003 3,5644 6,3645 5,5325
50 5,5020 4,2148 3,5366 6,5129 5,4650
51 5,5720 4,3303 3,5066 6,6617 5,3945
52 5,6420 4,4460 3,4736 6,8100 5,3205
53 5,7120 4,5618 3,4376 6,9577 5,2430
54 5,7820 4,6777 3,3986 7,1048 5,1619
55 5,8520 4,7937 3,3566 7,2511 5,0773
56 5,9220 4,9096 3,3115 7,3967 4,9891
57 5,9920 5,0253 3,2635 7,5413 4,8974
58 6,0620 5,1409 3,2124 7,6850 4,8021
59 6,1300 5,2544 3,1572 7,8259 4,7023
60 6,1990 5,3685 3,0995 7,9666 4,5995
61 6,2660 5,4804 3,0378 8,1042 4,4922
62 6,3330 5,5917 2,9732 8,2405 4,3816
63 6,3980 5,7007 2,9046 8,3737 4,2666
64 6,4630 5,8089 2,8332 8,5053 4,1483
65 6,5260 5,9146 2,7580 8,6335 4,0259
66 6,5880 6,0184 2,6796 8,7591 3,8998
67 6,6480 6,1195 2,5976 8,8810 3,7698
68 6,7070 6,2186 2,5125 9,0002 3,6363
69 6,7640 6,3147 2,4240 9,1155 3,4991
70 6,8190 6,4078 2,3322 9,2268 3,3583
71 6,8720 6,4976 2,2373 9,3342 3,2140
72 6,9230 6,5842 2,1393 9,4373 3,0664
73 6,9720 6,6674 2,0384 9,5363 2,9155
74 7,0190 6,7471 1,9347 9,6309 2,7616
75 7,0630 6,8223 1,8280 9,7201 2,6045
76 7,1050 6,8940 1,7189 9,8048 2,4446
77 7,1450 6,9619 1,6073 9,8850 2,2821
78 7,1820 7,0251 1,4932 9,9595 2,1170
79 7,2160 7,0834 1,3769 10,0283 1,9493
80 7,2470 7,1369 1,2584 10,0913 1,7794
81 7,2760 7,1864 1,1382 10,1495 1,6075
82 7,3020 7,2309 1,0162 10,2017 1,4338
83 7,3250 7,2704 0,8927 10,2480 1,2583
Alpha ° var xb yb xp yp
84 7,3450 7,3048 0,7678 10,2883 1,0813
85 7,3620 7,3340 0,6416 10,3226 0,9031
86 7,3760 7,3580 0,5145 10,3507 0,7238
87 7,3870 7,3769 0,3866 10,3728 0,5436
88 7,3940 7,3895 0,2580 10,3877 0,3627
89 7,3990 7,3979 0,1291 10,3974 0,1815
90 7,4000 7,4000 0,0000 10,4000 0,0000
91 7,3990 7,3979 -0,1291 10,3974 -0,1815
92 7,3940 7,3895 -0,2580 10,3877 -0,3627
93 7,3870 7,3769 -0,3866 10,3728 -0,5436
94 7,3760 7,3580 -0,5145 10,3507 -0,7238
95 7,3620 7,3340 -0,6416 10,3226 -0,9031
96 7,3450 7,3048 -0,7678 10,2883 -1,0813
97 7,3250 7,2704 -0,8927 10,2480 -1,2583
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Alpha ° var xb yb xp yp
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Alpha ° var xb yb xp yp
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Alpha ° var xb yb xp yp
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Alpha ° var xb yb xp yp
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Alpha ° var xb yb xp yp
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291 6,7640 -6,3147 2,4240 -9,1155 3,4991
292 6,7070 -6,2186 2,5125 -9,0002 3,6363
293 6,6480 -6,1195 2,5976 -8,8810 3,7698
294 6,5880 -6,0184 2,6796 -8,7591 3,8998
295 6,5260 -5,9146 2,7580 -8,6335 4,0259
296 6,4630 -5,8089 2,8332 -8,5053 4,1483
297 6,3980 -5,7007 2,9046 -8,3737 4,2666
298 6,3330 -5,5917 2,9732 -8,2405 4,3816
299 6,2660 -5,4804 3,0378 -8,1042 4,4922
300 6,1990 -5,3685 3,0995 -7,9666 4,5995
301 6,1300 -5,2544 3,1572 -7,8259 4,7023
302 6,0620 -5,1409 3,2124 -7,6850 4,8021
303 5,9920 -5,0253 3,2635 -7,5413 4,8974
304 5,9220 -4,9096 3,3115 -7,3967 4,9891
305 5,8520 -4,7937 3,3566 -7,2511 5,0773
Alpha ° var xb yb xp yp
306 5,7820 -4,6777 3,3986 -7,1048 5,1619
307 5,7120 -4,5618 3,4376 -6,9577 5,2430
308 5,6420 -4,4460 3,4736 -6,8100 5,3205
309 5,5720 -4,3303 3,5066 -6,6617 5,3945
310 5,5020 -4,2148 3,5366 -6,5129 5,4650
311 5,4330 -4,1003 3,5644 -6,3645 5,5325
312 5,3640 -3,9862 3,5892 -6,2157 5,5966
313 5,2960 -3,8732 3,6119 -6,0673 5,6579
314 5,2290 -3,7614 3,6324 -5,9194 5,7163
315 5,1620 -3,6501 3,6501 -5,7714 5,7714
316 5,0960 -3,5400 3,6658 -5,6240 5,8238
317 5,0310 -3,4311 3,6794 -5,4771 5,8735
318 4,9670 -3,3236 3,6912 -5,3310 5,9206
319 4,9040 -3,2173 3,7011 -5,1855 5,9652
320 4,8420 -3,1124 3,7092 -5,0407 6,0073
321 4,7820 -3,0094 3,7163 -4,8974 6,0477
322 4,7230 -2,9078 3,7218 -4,7548 6,0858
323 4,6650 -2,8075 3,7256 -4,6129 6,1215
324 4,6080 -2,7085 3,7280 -4,4719 6,1550
325 4,5530 -2,6115 3,7296 -4,3322 6,1871
326 4,4990 -2,5158 3,7298 -4,1934 6,2170
327 4,4470 -2,4220 3,7296 -4,0559 6,2456
328 4,3960 -2,3295 3,7280 -3,9193 6,2722
329 4,3460 -2,2384 3,7252 -3,7835 6,2968
330 4,2990 -2,1495 3,7230 -3,6495 6,3211
331 4,2520 -2,0614 3,7189 -3,5158 6,3427
332 4,2080 -1,9755 3,7154 -3,3840 6,3643
333 4,1650 -1,8909 3,7110 -3,2528 6,3841
334 4,1230 -1,8074 3,7057 -3,1225 6,4021
335 4,0830 -1,7256 3,7005 -2,9934 6,4194
336 4,0450 -1,6452 3,6953 -2,8655 6,4359
337 4,0080 -1,5661 3,6894 -2,7382 6,4509
338 3,9730 -1,4883 3,6837 -2,6121 6,4653
339 3,9400 -1,4120 3,6783 -2,4871 6,4790
340 3,9080 -1,3366 3,6723 -2,3627 6,4914
341 3,8770 -1,2622 3,6658 -2,2389 6,5023
342 3,8490 -1,1894 3,6606 -2,1165 6,5138
Alpha ° var xb yb xp yp
343 3,8220 -1,1174 3,6550 -1,9946 6,5239
344 3,7960 -1,0463 3,6489 -1,8732 6,5327
345 3,7720 -0,9763 3,6435 -1,7527 6,5412
346 3,7500 -0,9072 3,6386 -1,6330 6,5495
347 3,7290 -0,8388 3,6334 -1,5137 6,5565
348 3,7100 -0,7714 3,6289 -1,3951 6,5634
349 3,6930 -0,7047 3,6251 -1,2771 6,5700
350 3,6770 -0,6385 3,6211 -1,1594 6,5756
351 3,6620 -0,5729 3,6169 -1,0422 6,5800
352 3,6490 -0,5078 3,6135 -0,9254 6,5843
353 3,6380 -0,4434 3,6109 -0,8090 6,5885
354 3,6280 -0,3792 3,6081 -0,6928 6,5917
355 3,6190 -0,3154 3,6052 -0,5769 6,5938
356 3,6130 -0,2520 3,6042 -0,4613 6,5969
357 3,6070 -0,1888 3,6021 -0,3458 6,5979
358 3,6040 -0,1258 3,6018 -0,2305 6,6000
359 3,6010 -0,0628 3,6005 -0,1152 6,6000
360 3,6000 0,0000 3,6000 0,0000 6,6000
AUTRE ELEMENTS ET PRECISIONS
Le segment variant OB, dont l’extrémité B représente l’articulation bielle / palette, possède les coordonnées polaires xb et yb sur une révolution complète. Le profil de cette révolution dépend du paramètre k = AB / OA.
Pour k = (1 + epsilon), la courbe polaire de révolution de l’articulation B ressemble à une lemniscate de Bernouilli sans en être une, avec un point d’inflexion qui tend vers le centre O quand epsilon tend vers 0, pour k = 3 la forme de cette courbe se rapproche de celle d’un hippodrome, au delà de k = 3 la courbe s ‘arrondit et ressemble à une ellipse sans en être une, enfin si k tend vers l’infini, la courbe se rapproche du cercle. Voir aussi figures N° 7 à N° 18 incluses.
LES COUVERCLES LATERAUX sont évoqués mais ne sont pas représentés pour ne pas compliquer les schémas.
LES VERSIONS 2 à 5 PALETTES
Trois séries de figures donnent les positions schématiques et précises des éléments mobiles principaux - bielles et palettes - tous les 6 ° de rotation d’un cycle (= un tour).
Version à 3 palettes : selon les figures N° 19 à N° 38 incluses
Version à 4 palettes : selon les figures N° 39 à N° 53 incluses
Version à 5 palettes : selon les figures N° 54 à N° 65 incluses
La version à 2 palettes est facilement extrapolée de la version à 4 palettes.
SYNTHESE CONCEPTUELLE
L’invention se compose d’un arrangement mécanique détaillé comme suit :
- un vilebrequin central sur lequel sont articulées des bielles, lequel vilebrequin est guidé en rotation dans le stator, ou carter de chambre, de la turbine volumétrique.
- des bielles centrifuges dont la cinématique est chargée de transmettre les amplitudes radiales cycliques requises à des palettes coulissantes : ces bielles sont articulées d’un côté sur les manetons du vilebrequin central et de l’autre sur les palettes, l’articulation avec les palettes décrit une courbe qui satisfait l’équation polaire suivante : (AB) 2 = sin2(θ)*(OB-OA)2 + cos2(θ)*(OB+OA)2 avec AB = entraxe entre les 2 articulations de bielle, OA = rayon de révolution des manetons de vilebrequin et OB = distance variable entre le centre de rotation O et l’articulation bielle/palette B
- Un rotor concentrique au vilebrequin central, dans lequel coulissent les palettes, ce rotor tourne dans le sens inverse du vilebrequin mais avec une vitesse angulaire identique.
- Un train de 3 pignons coniques qui assure une liaison contre rotative synchrone entre le vilebrequin et le rotor concentrique, les vitesses angulaires du vilebrequin et du rotor sont de mêmes valeurs absolues car le pignon conique qui entraîne le vilebrequin comporte le même nombre de dents que celui qui entraîne le rotor, le troisième pignon assure la liaison contre rotative entre les 2 premiers et le rapport de démultiplication final (monté sur l’arbre de sortie).
- Un ensemble de palettes pilotées dont le nombre peut être de 1, 2, 3, 4, 5 voire plus, ce nombre résultant d’un choix et impactant principalement le nombre d’appareillages manetons bielles à prévoir et la largeur minimale du moteur.
La liaison contre rotative synchrone entre le vilebrequin et le rotor concentrique est dotée d’un premier pignon conique PC2 monté fixe sur une extrémité du rotor, un deuxième pignon conique PC1 , de même diamètre / même module que le premier, et comportant le même nombre de dents, est monté fixe sur l’extrémité du vilebrequin en regard du premier pignon, un troisième pignon conique PC3, guidé en rotation par un axe fixé sur le stator de chambre (ou les couvercles latéraux) , assurant ainsi la liaison entre les deux premiers grâce à l’affectation d’un module de denture identique aux deux premiers.
Le rotor est muni de glissières disposées radialement tous les X dégrés angulaires, X étant égal à (360° / nombre de palettes), ces glissières guident les déplacements radiaux de chaque palette mobile grâce à 2 bielles articulées sur le vilebrequin, le débattement radial de chaque palette est donc égal au diamètre de révolution du maneton de vilebrequin.
.......
les premiers dessins afférents au descriptif :
Figure de l'abrégé :
Figure de la démonstration de l'équation polaire :
........
ensemble dynamique des courbes - dont celle d'équation polaire - pour une variance de K comprise entre 1,01 et 3 :
Explications :
le cercle du milieu représente le diamètre d'évolution du maneton de vilebrequin
La courbe intermédiaire représente l'ensemble des points de l'équation polaire, ce périmètre intermédaire caractérise le périmètre d'évolution de l'articulation bielle / palette suivant la variance de K (dito)
La courbe externe représente l'évolution du profil intérieur de stator de chambre suivant la varian de K.
RAPPEL c'est quoi ce coefficient K ?
c'est le rapport entre la longueur de bielle (entre ses deux points d'articulations) et le rayon d'évolution du maneton de vilebrequin.
L’équation polaire liée à la géométrie de la turbine Bipp RVCC :
b2 = sin2(θ).(V-r)2 + cos2(θ).(V+r)2
avec b = entraxe de bielle, r = rayon de maneton de vilebrequin et V longueur polaire variante entre O et l’axe d’articulation entre bielle centrifuge et palette coulissante dans le rotor.
La forme de cette courbe dépend du paramètre k = b / r :
si k = (1+ epsilon) la courbe ressemble à une lemniscate de BERNOUILLI sans en être une (point d’inflexion / rebroussement au voisinage du point O
si k = 3 la courbe ressemble à un hippodrome
si k > 3 la courbe ressemble à une ellipse sans en être une
si k tend vers l’infini la courbe tend vers une forme de cercle
C’est aussi la fonction de V = f (θ).
Un dernier GIF ...pour la route... avec une bielle et une palette et une variance de K comme dans la première animation :
"ce gif est une animation totalement irréelle : il représente un moteur dont les paramètres physiques varieraient sur 2 cycles"
"OK....mon cher WATSON....c'est irréel mais élémentaire pour comprendre les limites de paramètrage du concept"
"Pour la suite ? : il suffit de choisi un coefficient K pertinent....un nombre de palettes adéquat, des grandeurs dimentionnelles en fonction de l'usage et de la vitesse de rotation maxi....etc.... etc...
C'est tout pour aujourd'hui....le reste sera diffusé dans les jours qui viennent.
A+
Pascal
