LU103316A1

LU103316A1 - DEVICES FOR PRODUCING ELECTRICITY BY THE ACTION OF LIQUID PISTONS OF ELECTROGEN TANKS

Info

Publication number: LU103316A1
Application number: LU103316A
Authority: LU
Inventors: Mireille Galland; Jean-Gabriel Marteau; Jean-Christophe Baugier; Béatrice Desouches; Karine NUSSBAUMER; Jean Claude Galland; Benjamin ROUZAIRE
Original assignee: Baugier Jean Christophe; Benjamin ROUZAIRE; Jean Claude Galland; Karine NUSSBAUMER; Marteau Jean Gabriel; Mireille Galland; Desouches Beatrice
Priority date: 2024-06-24
Filing date: 2024-06-24
Publication date: 2024-08-26

Abstract

Une nouvelle énergie renouvelable est connue, qui utilise des pistons liquides en chaînes. De nouveaux dispositifs, dépendants de la précédente innovation, comportent des réservoirs contenant ces pistons liquides connus disposés aux extrémités des branches de roues immergées. Ces branches sont préférentiellement au nombre de sept, ce qui permet de disposer en permanence de quatre réservoirs actifs, deux en descente et deux en montée, à des profondeurs raisonnables au-dessous des dix mètres de profondeur du niveau de la surface des pistons liquides à partir desquels ceux-ci sont rendus actifs. Un injecteur multiple dit « flûte de pan » est disposé en position fixe sous les roues pour remplir les réservoirs lors de leurs passage en partie basse et assurer leur montée. En partie hautes sont également disposées en positions fixes des glissières qui guident des axes supplémentaires disposés en parties hautes des réservoirs permettant de limiter le volume de gaz qu'ils contiennent à celui nécessaire à leur descente. Les difficultés technologiques de fonctionnement et de maintenance de la solution sont limitées à celles bien résolues de paliers étanches auto-lubrifiés recevant les axes de la roue et des réservoirs. L'énergie nécessitée par l'injection de gaz étant très inférieure à celle produite en descente et montée, la solution assure un bilan énergétique très favorable ; des centrales électriques composées d'une quinzaine de ces roues pouvant atteindre une puissance électrique leur permettant de rivaliser avec celle des réacteurs nucléaires.A new renewable energy is known, which uses liquid pistons in chains. New devices, dependent on the previous innovation, include tanks containing these known liquid pistons arranged at the ends of the branches of submerged wheels. These branches are preferably seven in number, which makes it possible to have four active tanks permanently available, two on the descent and two on the ascent, at reasonable depths below the ten meters depth of the surface level of the liquid pistons from which they are made active. A multiple injector called a "pan flute" is arranged in a fixed position under the wheels to fill the tanks when they pass in the lower part and ensure their ascent. In the upper part, slides are also arranged in fixed positions which guide additional axes arranged in the upper parts of the tanks making it possible to limit the volume of gas they contain to that necessary for their descent. The technological difficulties of operation and maintenance of the solution are limited to those well resolved by self-lubricated sealed bearings receiving the axes of the wheel and the tanks. The energy required by the gas injection being much lower than that produced during descent and ascent, the solution ensures a very favorable energy balance; power plants composed of around fifteen of these wheels can reach an electrical power allowing them to compete with that of nuclear reactors.

Description

DISPOSITIFS DE PRODUCTION D'ELECTRICITEELECTRICITY GENERATION DEVICES

PAR L'ACTION DES PISTONS LIQUIDES DE RESERVOIRS ELECTROGENES HUT03316BY THE ACTION OF LIQUID PISTONS OF ELECTROGEN TANKS HUT03316

L'accélération du déplacement des pistons liquides fait l'objet des procédés des brevetsThe acceleration of the movement of liquid pistons is the subject of patent processes.

LU 102967 et WO 2023/237720 Al.LU 102967 and WO 2023/237720 Al.

Le présent brevet d'invention porte sur des dispositifs composés principalement d'une roue qui, comme les grandes roues des foires, dispose de réservoirs en guise de nacelles qui restent également en position verticale mais qui au lieu d'avoir leur rotation entraînée en milieu atmosphérique par des moteurs est entraînée en milieu aquatique par l'action des pistons liquides rendus actifs dans ses réservoirs.This patent relates to devices composed mainly of a wheel which, like the big fairground wheels, has tanks as gondolas which also remain in a vertical position but which instead of having their rotation driven in an atmospheric environment by motors is driven in an aquatic environment by the action of liquid pistons made active in its tanks.

Ces dispositifs d'application d'un procédé connu de production d'électricité par des réservoirs de gaz comprimé en immersion, dits électrogènes, contenant des pistons liquides qui compriment le gaz à une pression égale à la pression hydraulique régnant au niveau de la surface des pistons liquides, lesdits réservoirs électrogènes entraînant des générateurs électriques dans leurs déplacements tant en descente qu'en montées à des profondeurs comprises entre deux niveaux, dits supérieur et inférieur , définissant un niveau dit moyen à égale distance des deux autres, le volume de gaz comprimé, inversement proportionnel à sa pression en transformation adiabatique, l'étant également, comme la poussée d'Archimède qui s'exerce sur les réservoirs, ce qui a pour conséquences qu'un réservoir, dont le volume de gaz fait qu’il flotte entre deux eaux, voit son poids immergé augmenter au fur et à mesure qu'il descende et diminuer lorsqu'il monte, ce qui accélère ainsi ses mouvements des descente et de montée, accélération dont le freinage permet de créer une énergie réduite de celle dépensée en compression de gaz nécessaire à provoquer la remontée et pouvant être augmentée, par l'application d'un autre procédé connu, de celle produite par l'évacuation de gaz en fin de montée, sont caractérisés par un mode de déplacement des pistons liquides, ce déplacement se faisant selon une trajectoire circulaire dans un plan vertical, la trajectoire étant suivie à vitesse constante et la variation de pression hydraulique étant de moins en moins rapide lorsque la profondeur des réservoirs s'écarte de plus en plus du niveau moyen, les réservoirs ayant les axes leur permettant de se maintenir verticaux dans des paliers solidaires des branches d'une roue dont l'axe est dans le plan horizontal du niveau moyen à partir duquel la rotation de l'axe est freinée par au moins un axe de générateurs disposés en surface qui produisent de l'électricité.These devices for applying a known method of producing electricity by means of submerged compressed gas tanks, called electrogeners, containing liquid pistons which compress the gas to a pressure equal to the hydraulic pressure prevailing at the surface of the liquid pistons, said electrogenerator tanks driving electric generators in their movements both downhill and uphill at depths between two levels, called upper and lower, defining a level called average at an equal distance from the other two, the volume of compressed gas, inversely proportional to its pressure in adiabatic transformation, also being, like the Archimedes thrust exerted on the tanks, which has the consequences that a tank, the volume of gas of which makes it float between two waters, sees its submerged weight increase as it descends and decrease as it rises, which thus accelerates its movements downhill and uphill, acceleration whose braking makes it possible to create energy reduced by that expended in gas compression necessary to cause the rise and being able to be increased, by the application of another known method, of that produced by the evacuation of gas at the end of the rise, are characterized by a mode of movement of the liquid pistons, this movement being done according to a circular trajectory in a vertical plane, the trajectory being followed at constant speed and the variation of hydraulic pressure being less and less rapid when the depth of the reservoirs deviates more and more from the average level, the reservoirs having the axes allowing them to remain vertical in bearings integral with the branches of a wheel whose axis is in the horizontal plane of the average level from which the rotation of the axis is slowed by at least one axis of generators arranged on the surface which produce electricity.

Lorsque les axes d'un réservoir atteignent en descente le niveau inférieur, le réservoir est alimenté en gaz comprimé de façon à permettre sa montée à partir du moment où le niveau inférieur est à nouveau atteint et, lorsque les axes atteignent le niveau supérieur, le réservoir est basculé jusqu'à atteindre une position inclinée dans laquelle le réservoir est vidé d'un volume de gaz lui permettant, avec le volume restant, d'entreprendre sa descente une fois franchie à nouveau le niveau supérieur.When the axes of a tank reach the lower level on the way down, the tank is supplied with compressed gas so as to allow it to rise from the moment the lower level is reached again and, when the axes reach the upper level, the tank is tilted until it reaches an inclined position in which the tank is emptied of a volume of gas allowing it, with the remaining volume, to begin its descent once the upper level has been reached again.

S'agissant de l'entraînement de la roue par les réservoirs, la vitesse constante sur une trajectoire de longueur supérieure à la différence de niveau obtenue est supérieure aux vitesses moyennes de descente et montée, ce qui entraîne une augmentation de l'énergie cinétique des réservoirs, tandis que la composante tangentielle à la trajectoire de l'accélération des réservoir estJ103316 réduite de l'accélération verticale par le coefficient cosi, l'angle i étant l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale de la tangente à la trajectoire, a pour conséquence la réduction de l'accélération, source d'énergie, les augmentations et réductions se compensant, permettent ainsi d'obtenir avec les mêmes durées de descente et de montée des résultats similaires en trajectoires circulaires et linéaires.As regards the wheel drive by the tanks, the constant speed on a trajectory of length greater than the level difference obtained is greater than the average speeds of descent and ascent, which leads to an increase in the kinetic energy of the tanks, while the tangential component to the trajectory of the acceleration of the tanks isJ103316 reduced from the vertical acceleration by the coefficient cosi, the angle i being the angle of inclination relative to the vertical of the tangent to the trajectory, has as a consequence the reduction of the acceleration, source of energy, the increases and reductions compensating each other, thus making it possible to obtain with the same descent and ascent times similar results in circular and linear trajectories.

Des dispositifs de production d'électricité conformes au précédent, comportant une roue à branches, se caractérisent par un nombre de sept de ces branches, les angles sous-tendant la trajectoire entre les niveaux supérieur et inférieur et le niveau moyen étant égaux au septième de la circonférence, quatre réservoirs, deux en descente et deux en montée étant en permanence actifs sur les trajectoires circulaires entre niveaux supérieur et inférieur et niveau moyen, l'énergie produite par les réservoirs étant ainsi maximale :Electricity production devices in accordance with the preceding, comprising a spoke wheel, are characterized by a number of seven of these spokes, the angles subtending the trajectory between the upper and lower levels and the middle level being equal to one seventh of the circumference, four reservoirs, two descending and two ascending being permanently active on the circular trajectories between the upper and lower levels and the middle level, the energy produced by the reservoirs thus being maximum:

Une note de calcul a été rédigée d'une centrale aéro-hydraulique immergée composée de 14 roues entraînées chacune par 7 réservoirs contenant des pistons liquides. Ces réservoirs ont un diamètre de 6 m, 14 m de haut, des masses immergées de leurs liaisons aux roues de 4 t et une masse immergée de ses parois de 29,801 t, la tôle utilisée ayant 15 mm d'épaisseur et une masse volumique immergée de 6,8 tonnes-force/m3. La position de l'axe des réservoirs est fixée à 7,5 m de leurs paroirs supérieures pour assurer leur stabilisation verticale.A calculation note was drawn up for a submerged aero-hydraulic power plant composed of 14 wheels each driven by 7 tanks containing liquid pistons. These tanks have a diameter of 6 m, 14 m high, submerged masses of their connections to the wheels of 4 t and a submerged mass of its walls of 29.801 t, the sheet metal used being 15 mm thick and a submerged density of 6.8 tonnes-force/m3. The position of the axis of the tanks is fixed at 7.5 m from their upper walls to ensure their vertical stabilization.

Les durées d'action des réservoirs, fixées à 28 s, correspondent aux trajets de deux réservoirs entre 17 m de profondeur en début de descente et en fin de montée et 45 m de profondeur en fin de descente et en début de montée, les durées d'inaction étant de 21 s. Les angles de rotation des roues permettant un trajet sont de 0,8976 rad et durant une seconde de 0,0641 rad. Le rayon de la circonférence parcourue par les axes des réservoirs s'en suit et est égal à 17,907 m et le diamètre de 35,813 m, le diamètre de la roue étant très inférieur à cette valeur, de l'ordre de 15 m. Quant à la vitesse linéaire des réservoirs elle est de 1,148 m/s, la vitesse de rotation étant de 0,0641 rad./s.The action times of the tanks, set at 28 s, correspond to the journeys of two tanks between 17 m depth at the start of the descent and at the end of the ascent and 45 m depth at the end of the descent and at the start of the ascent, the inaction times being 21 s. The rotation angles of the wheels allowing a journey are 0.8976 rad and during one second 0.0641 rad. The radius of the circumference traveled by the axes of the tanks follows and is equal to 17.907 m and the diameter 35.813 m, the diameter of the wheel being much lower than this value, of the order of 15 m. As for the linear speed of the tanks it is 1.148 m/s, the rotation speed being 0.0641 rad./s.

La masse immergée de la roue de 15 m de diamètre est estimée en considérant que celle-ci a une masse équivalente à celle d'un disque de tôle de même diamètre et de 50 mm d'épaisseur soit 60 t.The submerged mass of the 15 m diameter wheel is estimated by considering that it has a mass equivalent to that of a sheet metal disk of the same diameter and 50 mm thick, i.e. 60 t.

Les niveaux des axes des réservoirs sont calculés à 31 m entre les débuts et mi-trajets de descente et montée et varient, entre début de descente et mi-descente, de 17,762 m à 29,855 m et, entre mi et fin de descente, de 32,145 m à 44,238 m, entre début et mi-montée de 44,238 m à 32,145 m et, entre mi et fin de montée, de 29,875 m à 17,762 m.The reservoir axis levels are calculated at 31 m between the start and mid-points of the descent and ascent and vary, between the start of the descent and the mid-descent, from 17.762 m to 29.855 m and, between the mid- and end of the descent, from 32.145 m to 44.238 m, between the start and the mid-ascent from 44.238 m to 32.145 m and, between the mid- and end of the ascent, from 29.875 m to 17.762 m.

Les pistons liquides doivent, pour être actifs, avoir la profondeur de leur surface en début de descente supérieure à 10 m. Pour un volume de gaz comprimé de 20 m3 la profondeur de la surface de 10,207 m est satisfaisante tout en permettant au réservoir d'être plus lourd que l'eau avec une masse volumique de 1,222 t/m3.Liquid pistons must, to be active, have a surface depth at the start of the descent greater than 10 m. For a compressed gas volume of 20 m3, the surface depth of 10.207 m is satisfactory while allowing the tank to be heavier than water with a density of 1.222 t/m3.

Pour lancer la montée des réservoirs le gaz injecté sous les réservoirs l'est à une profondeur légèrement inférieure de l'ordre de 20 cm dont le maximum est égal à 31 + 17,907 + 6,5 +0,2 = 54,607 m, profondeur à laquelle la pression hydraulique est de 54,607 tonnes-force/m2.To start the rise of the reservoirs, the gas injected under the reservoirs is at a slightly lower depth of around 20 cm, the maximum of which is equal to 31 + 17.907 + 6.5 + 0.2 = 54.607 m, depth at which the hydraulic pressure is 54.607 tonnes-force/m2.

Les actions des réservoirs sur les roues sont égales à leurs actions verticales, égales à l'unité à mi-descente et montée et réduites par des coefficients dits d'action tangentielle fonction dgj103316 l'angle parcouru en une seconde de 0,0641 rad. donnant en début et fin de descente et de montée 0,6236.The actions of the tanks on the wheels are equal to their vertical actions, equal to unity at mid-descent and ascent and reduced by coefficients called tangential action function dgj103316 the angle traveled in one second of 0.0641 rad. giving at the start and end of descent and ascent 0.6236.

Par souci de simplification les calculs sont effectués en transformations adiabatiques et leurs résultats devront être extrapolés pour coller à la réalité.For the sake of simplification, the calculations are carried out using adiabatic transformations and their results must be extrapolated to match reality.

Ainsi la profondeur des surfaces des pistons liquides en mètres, égale à la pression hydraulique à cette profondeur en tonnes-force/m2, est donnée par une équation du deuxième degré dont la solution utile donne en début de descente 10,923 m et jusqu'à 37,592 m en fin de descente.Thus the depth of the surfaces of the liquid pistons in meters, equal to the hydraulic pressure at this depth in tonnes-force/m2, is given by a second degree equation whose useful solution gives at the start of the descent 10.923 m and up to 37.592 m at the end of the descent.

En montée le volume de gaz doit être tel que le volume en début de montée remplisse en fin de montée tout le volume du réservoir. On a utilisé la relation donnant, en transformation adiabatique, le volume de gaz en fonction de la pression hydraulique pour que, en choisissant un volume de gaz de 200 m3 en début de montée, celui-ci atteigne en fin 385,404 m3 qui correspond à un remplissage du réservoir sur une hauteur, de 13,631 m sur ses 14 m.When climbing, the volume of gas must be such that the volume at the start of the climb fills the entire volume of the tank at the end of the climb. We used the relationship giving, in adiabatic transformation, the volume of gas as a function of the hydraulic pressure so that, by choosing a gas volume of 200 m3 at the start of the climb, it reaches 385.404 m3 at the end, which corresponds to filling the tank to a height of 13.631 m over its 14 m.

Les masses volumiques des réservoirs contenant du gaz sont calculées également en transformation adiabatique ce qui donne 3,041 t/m3 en fin de descente et 0,146 t/m3 et 0,076 t/m3 en début et fin de montée..The densities of the tanks containing gas are also calculated in adiabatic transformation which gives 3.041 t/m3 at the end of descent and 0.146 t/m3 and 0.076 t/m3 at the start and end of ascent.

On obtient une stabilisation verticale des réservoirs durant toute leur descente avec une force de stabilisation, minimale en fin de descente, de 17,913 tonnes-force dans laquelle sont additionnés la poussée d'Archimède au poids immergé des paroirs au-dessous des axes des réservoirs, supérieures à la force de renversement de 17,304 tonnes-foerce, dans laquelle on additionne les poids immergés des parois supérieures et latérales des parties de réservoirs supérieure à leurs axes. La stabilité verticale en montée, minimale à la fin de celle-ci, est vérifiée par le calcul d'une force de stabilisation de 224,555 tonnes-force dans laquelle la poussée d'Archimède est limitée à celle du volume de gaz contenu au-dessus des axes des réservoirs, supérieure à la force de renversement de 201,087 tonnes-force prenant en compte la poussée d'Archimède du volume de gaz contenu au- dessous des axes.A vertical stabilization of the tanks is obtained throughout their descent with a stabilization force, minimum at the end of descent, of 17.913 tons-force in which are added the Archimedes thrust to the submerged weight of the walls below the axes of the tanks, greater than the overturning force of 17.304 tons-force, in which are added the submerged weights of the upper and side walls of the parts of the tanks above their axes. The vertical stability during ascent, minimum at the end of the latter, is verified by the calculation of a stabilization force of 224.555 tons-force in which the Archimedes thrust is limited to that of the volume of gas contained above the axes of the tanks, greater than the overturning force of 201.087 tons-force taking into account the Archimedes thrust of the volume of gas contained below the axes.

Autre approximation, le calcul effectué en transformation isotherme de la puissance consacrée par un réservoir à injecter du gaz en surface de son piston liquide pour provoquer sa montée.Another approximation is the calculation carried out in isothermal transformation of the power devoted by a reservoir to injecting gas into the surface of its liquid piston to cause it to rise.

Tout d'abord des approximations de transformation adiabatique pour obtenir en C35, en début de montée, les 200 m3 de gaz à la pression de 44,573 tonnes-force/m2 en ajoutant X m3 de gaz à la pression de 53,407 tonnes-force/m2 aux 5,416m3 de gaz à la pression de 37,692 tonnes-force/m2, d'où l'équation 200 = X x 53,407/44,573+ 5,416x37,692/44,573 ce qui donne un volume de gaz X à la pression de 53,407 tonnes-force/m2 de 162,821 m3 et le volume de gaz prélevé à la pression atmosphérique 871,046 m3First of all, adiabatic transformation approximations to obtain in C35, at the start of the rise, the 200 m3 of gas at the pressure of 44.573 tonnes-force/m2 by adding X m3 of gas at the pressure of 53.407 tonnes-force/m2 to the 5.416 m3 of gas at the pressure of 37.692 tonnes-force/m2, hence the equation 200 = X x 53.407/44.573 + 5.416 x 37.692/44.573 which gives a volume of gas X at the pressure of 53.407 tonnes-force/m2 of 162.821 m3 and the volume of gas taken at atmospheric pressure 871.046 m3

L'énergie de compression est calculée pour les sept réservoirs sur 1/14° de leur déplacement de la position de l'un à celle du suivant par la relation Ec = Ln(P1/P0) x PO xVO x 7/14,The compression energy is calculated for the seven reservoirs over 1/14° of their displacement from the position of one to that of the next by the relation Ec = Ln(P1/P0) x PO xVO x 7/14,

PI étant la pression à laquelle le volume de gaz prélevé à la pression atmosphérique PO doit être injecté pour lancer la remontée, d'où la relation donnant la puissance nécessitée par la compression au cours de 17 s durant les 21 s de l'inaction des réservoirs en tenant compte d'une perte de 20% LU103316PI being the pressure at which the volume of gas taken at atmospheric pressure PO must be injected to start the ascent, hence the relationship giving the power required by the compression over 17 s during the 21 s of inaction of the reservoirs taking into account a loss of 20% LU103316

Ln(5',607/10) x 10 x 871,046 x 7/14 x 9,81/1000/17/0,8 qui donne 5,333 mW.Ln(5',607/10) x 10 x 871.046 x 7/14 x 9.81/1000/17/0.8 which gives 5.333 mW.

Avec ces approximations on calcule précisément l'accélération à laquelle sont soumis les réservoirs par l'action de leurs pistons liquides en appliquant la deuxième loi de Newton : dv/dt=gx(1- e/ r)-k x w/ r1/V.With these approximations we can precisely calculate the acceleration to which the tanks are subjected by the action of their liquid pistons by applying Newton's second law: dv/dt=gx(1- e/ r)-k x w/ r1/V.

En accélération tangentielle à la circonférence du trajet des réservoirs le premier terme de la relation est multiplié par le cosinus de l'angle 1 d'inclinaison du trajet sur la verticale, coefficient d'action tangentielle calculé dans la colonne D, devient g x (1- e/ r) x cosi et dans le deuxième terme le coefficient k est celui d'un réservoir incliné de l'angle 1 et la vitesse v est celle calculée de 1,148 m/s.In acceleration tangential to the circumference of the path of the tanks the first term of the relation is multiplied by the cosine of the angle 1 of inclination of the path on the vertical, coefficient of tangential action calculated in column D, becomes g x (1- e/ r) x cosi and in the second term the coefficient k is that of a tank inclined at angle 1 and the speed v is that calculated of 1.148 m/s.

Le coefficient k est lié au Cx d'un mobile dans l'eau par la relationk =% ex Sx Cx.The coefficient k is linked to the Cx of a mobile in water by the relation k = % ex Sx Cx.

La valeur de Cx est celle d'un long cylindre (L/D=2) donnée par Hoerner de 0,85. Les forces de traînées d'une suite de cylindres calculées en cumulant les forces de traînée de chaque cylindre utilisant cette valeur sont supérieures à celles qui seraient calculées sur l'ensemble des réservoirs avec un Cx inférieur du fait que les filets d'eau sont déviés par chaque cylindre au profit de celui qui le suit. Ainsi le calcul qui suit dans le sens de la sous-évaluation des énergies produites en transformations adiabatiques.The value of Cx is that of a long cylinder (L/D=2) given by Hoerner as 0.85. The drag forces of a series of cylinders calculated by accumulating the drag forces of each cylinder using this value are greater than those that would be calculated on all the reservoirs with a lower Cx because the water streams are deflected by each cylinder for the benefit of the one following it. Thus the calculation that follows in the sense of the underestimation of the energies produced in adiabatic transformations.

Par ailleurs le déplacement des cylindres se fait dans une direction inclinée d'un certain angle par rapport à leurs axes ce qui modifie la surface de traînée et les calculs sont fait en prenant pour cette surface la somme de celle de la paroi supérieure de la paroi d'un réservoir multipliée par de cosinus de l'angle d'inclinaison i, le coefficient d'action tangentielle précédemment calculé, et de celle du rectangle formé par la hauteur et le diamètre de la paroi multipliée par de sinus de l'angle d'inclinaison.Furthermore, the displacement of the cylinders is done in a direction inclined at a certain angle relative to their axes, which modifies the drag surface and the calculations are made by taking for this surface the sum of that of the upper wall of the wall of a tank multiplied by the cosine of the angle of inclination i, the coefficient of tangential action previously calculated, and that of the rectangle formed by the height and the diameter of the wall multiplied by the sine of the angle of inclination.

Dans les relations permettant de calculer l'accélération, celle -ci est ainsi réduite de la décélération % ex(3,1416x D x D /4 x cos. + Hx D x sin) x Cx x v?/( rx3,1416 x Dx D/4xIn the relations allowing the calculation of the acceleration, this is thus reduced by the deceleration % ex(3.1416x D x D /4 x cos. + Hx D x sin) x Cx x v?/( rx3.1416 x Dx D/4x

H).L'accélération en descente à 17 m de profondeur est de 0,796 m/s/s pour atteindre 1,274 m/s/s à 45 mètres de profondeur et devient négative à la montée avec une valeur à 45 m de -34,036 m/s/s pour atteindre -72,116 m/s/s à 17 m de profondeur.H). The acceleration on descent at 17 m depth is 0.796 m/s/s reaching 1.274 m/s/s at 45 meters depth and becomes negative on the ascent with a value at 45 m of -34.036 m/s/s reaching -72.116 m/s/s at 17 m depth.

Est calculée en méga-watts la puissance d'un réservoir dont l'énergie produite avec un rendement de 80% par l'accélération du déplacement en descente sur 1,148 m en une seconde égale par la relationThe power of a reservoir whose energy produced with an efficiency of 80% by the acceleration of the downward movement over 1.148 m in one second is calculated in megawatts, equal to the relation

VALEUR MOYENNE (rx V x dv/dt x 1,148/1) x 0,8 x 9,81/1000 réduite de celle correspondant à l'énergie cinétique, fournie avec un rendement également de 80%, que nécessite l'entraînement du réservoir à la vitesse de 1,148 m/s égale à 1/2*VALEUR MOYENNE ( rx V x 1,148 x 1,148)/0,8 x 9,81/1000 qui donne 0,327 mW en début de descente, 0,086 mW en fin de descente, 9,172 mW en début de montée, et 19,449 mW en fin de montée.AVERAGE VALUE (rx V x dv/dt x 1.148/1) x 0.8 x 9.81/1000 reduced by that corresponding to the kinetic energy, also provided with an efficiency of 80%, required to drive the tank at a speed of 1.148 m/s equal to 1/2*AVERAGE VALUE (rx V x 1.148 x 1.148)/0.8 x 9.81/1000 which gives 0.327 mW at the start of the descent, 0.086 mW at the end of the descent, 9.172 mW at the start of the ascent, and 19.449 mW at the end of the ascent.

On constate la grande différence entre la puissance totale obtenue des réservoirs en descente de 9,026 mW et celle obtenue en montée de 518,9543 mW. La recherche de puissance en descente se justifie malgré tout par le fait qu'il ne nécessite la conservation que d'un très faible volume de gaz (20 m3 à une pression voisine de la pression atmosphérique). LU103316We note the large difference between the total power obtained from the tanks in descent of 9.026 mW and that obtained in ascent of 518.9543 mW. The search for power in descent is nevertheless justified by the fact that it only requires the conservation of a very small volume of gas (20 m3 at a pressure close to atmospheric pressure). LU103316

On calcule les puissances en mW d'une roue dont deux réservoirs 1 et 2 sont actifs en 5 descente et les deux réservoirs 5 et 6 sont actifs en montée au cours de la première moitié du début d'activité du réservoirl tandis que les deux réservoirs 4 et 5 le sont au cours de la deuxième moitié, ces puissances étant réduites de la puissance cinétique de 7 attaches soit en méga-watts 2 X1 x 4 x 1,148 x (35,813 + 15)/2 x 17,907 x 1,148 x (35,813 + 15)/2 x 17,907/1 /0,8 x 9,81 /1000 qui donne 0,021 mW et de la puissance cinétique de la roue en méga-watts deThe powers in mW of a wheel with two reservoirs 1 and 2 active in descent and the two reservoirs 5 and 6 active in ascent during the first half of the start of activity of the reservoir1 while the two reservoirs 4 and 5 are active during the second half are calculated, these powers being reduced by the kinetic power of 7 attachments, i.e. in megawatts 2 X1 x 4 x 1.148 x (35.813 + 15)/2 x 17.907 x 1.148 x (35.813 + 15)/2 x 17.907/1 /0.8 x 9.81 /1000 which gives 0.021 mW and the kinetic power of the wheel in megawatts of

La x 60 x 7,5 x7,5 x 0,0641 x 0,0641/1 /0,8 x 9,81 /1000 qui donne 0,085 mW soit un total de réduction de 0,106 mW. D'où la puissance développée par une roue durant ladite première moitié d'activité de la somme des puissances des réservoirs 1 et 2 en descente et 5 et 6 en montée diminuées de 0,106 mW qui varie de 38,906 mW à 40,560 mW et dans la deuxième moitié avec les réservoirs 1 et 2 en descente et 4 et 5 en montée qui varie de 30,955 mW à 38,471 mW. Les puissances nettes déduction faite des puissances nécessitées par la compression de gaz en partie basse dans chacun des 7 réservoirs au cours de ladite période d'activité (mais négligeant la puissance qui peut être récupérée par une turbine à gaz entraînée par le gaz évacué en fin de montée), varie de 33,5734 mW à un maximum 35,2273 mW et un minimum de 25,6221 mW pour terminer à 33,1380 mW.The x 60 x 7.5 x7.5 x 0.0641 x 0.0641/1 /0.8 x 9.81 /1000 which gives 0.085 mW or a total reduction of 0.106 mW. Hence the power developed by a wheel during the said first half of activity of the sum of the powers of tanks 1 and 2 downhill and 5 and 6 uphill reduced by 0.106 mW which varies from 38.906 mW to 40.560 mW and in the second half with tanks 1 and 2 downhill and 4 and 5 uphill which varies from 30.955 mW to 38.471 mW. The net powers, after deduction of the powers required by the compression of gas in the lower part in each of the 7 reservoirs during the said period of activity (but ignoring the power which can be recovered by a gas turbine driven by the gas evacuated at the end of the rise), vary from 33.5734 mW to a maximum of 35.2273 mW and a minimum of 25.6221 mW to end at 33.1380 mW.

Les 14 roues composant une centrale de production d'électricité sont regroupées deux a deux en 7 binômes. Les cages qui supportent les roues de chaque binôme sont en contact par un de leurs petits côtés, la rotation de leurs roues, s'effectuant dans le même plan vertical, étant synchronisée en sens inverse. Ainsi s'annulent les moments fléchissants exercés sur les cages par la dissymétrie des efforts verticaux de descente et montée.The 14 wheels making up a power plant are grouped two by two in 7 pairs. The cages that support the wheels of each pair are in contact by one of their short sides, the rotation of their wheels, taking place in the same vertical plane, being synchronized in opposite directions. Thus the bending moments exerted on the cages by the asymmetry of the vertical forces of descent and ascent are cancelled out.

La position des réservoir des binômes est décalée de la distance parcourue en deux secondes de façon à couvrir les 14 secondes qui séparent les positions identiques d'une roue. Il s'ensuit pour la centrale des maxima et minima de puissance produite en giga-watts de 0,5314 gW et 0,5216 gW et des maxima et minima de puissance nette de 0,4577 gW et 0,4479 9W.The position of the tanks of the pairs is shifted by the distance traveled in two seconds so as to cover the 14 seconds which separate the identical positions of a wheel. This results for the power plant in maxima and minima of power produced in gigawatts of 0.5314 gW and 0.5216 gW and in net power maxima and minima of 0.4577 gW and 0.4479 9W.

Les puissances moyennes des roues de production impaires et paires sont respectivement en méga-watts de 37,6070 mW et 32,2740 mW et la puissance nette d'une centrale de production est estimée en giga-watts a 0,4518 gW.The average powers of odd and even generation wheels are respectively in megawatts 37.6070 mW and 32.2740 mW and the net power of a generation plant is estimated in gigawatts at 0.4518 gW.

Les modèles récents d'éoliennes offshore ayant une puissance nominale de 15 mW avec un facteur de charge de 38%, c'est seulement une puissance réelle de 5,7 mW qu'elles obtiennent du vent en haute mer et ainsi la centrale aéro-hydraulique de 14 roues de 7 réservoirs peut produire en un point d'un rivage profond, ou dans une cuve enterrée cylindriques de 130 mètres de diamètre dont les parois sont « moulées » dans le sol, l'équivalent de 453/5,7 soit 79 éoliennes offshore.Recent models of offshore wind turbines having a nominal power of 15 mW with a load factor of 38%, it is only a real power of 5.7 mW that they obtain from the wind in the open sea and thus the aero-hydraulic power station of 14 wheels of 7 tanks can produce at a point of a deep shore, or in a buried cylindrical tank of 130 meters in diameter whose walls are "molded" in the ground, the equivalent of 453/5.7 or 79 offshore wind turbines.

La comparaison rapportée au réservoir dont la puissance moyenne est évaluée à 4,6205 mW à partir de la puissance minimale d'une roue fait ressortir qu’un simple réservoir électrogène, ne nécessitant aucun équipement spécifique, peut avoir une puissance électrique de plus des trois quarts de celle d'une très coûteuse éolienne offshore.The comparison with the reservoir whose average power is estimated at 4.6205 mW from the minimum power of a wheel shows that a simple electrogenic reservoir, requiring no specific equipment, can have an electrical power of more than three quarters of that of a very expensive offshore wind turbine.

Enfin 1l ressort du bilan énergétique que la puissance moyenne produite par une centrale qui atteint les 0,5265 gW n'est amputée que de 0,0747 gW consommés en injection de gaz comprimé(J403316 soit de 14 %, pour aboutir à sa puissance moyenne nette et il faudrait d'énormes différences entre les évaluations et les résultats obtenus pour que le bilan s'amoindrisse substanticllement., résultats de calcul qui conduisent à prévoir, avec une plus grande marge d'erreur possible, que l'énergie dépensée à injecter le gaz ne dépasse pas vingt pour cent de ladite énergie produite, rendant ainsi sans réserve possible le bilan énergétique très positif.Finally, the energy balance shows that the average power produced by a power plant reaching 0.5265 gW is reduced by only 0.0747 gW consumed in injecting compressed gas (J403316, i.e. 14%), to arrive at its net average power and there would have to be enormous differences between the assessments and the results obtained for the balance to be substantially reduced, calculation results which lead to predicting, with a greater possible margin of error, that the energy spent injecting the gas does not exceed twenty percent of said energy produced, thus making the energy balance very positive without reservation.

Des dispositifs revendiqués de production d'électricité composant les dispositifs précédents appliquant un procédé connu d'injection de gaz au travers des pistons liquides dans les réservoirs en partie inférieure de leur déplacement, procédé modifié par ladite revendication 1 en ce que ledit déplacement est guidés par les branches des roues en remplacement des poulies inférieures, ces dispositifs revendiqués remplaçant les dispositifs connus du type tourniquets dont les injecteurs suivent le déplacement des réservoirs, sont caractérisés en ce que l'injection est faite par un injecteur à têtes multiples fixe, dit flûte de pan, le remplissage des réservoirs en partie basse étant effectué à partir de points successifs disposés sur une ligne parallèle à la trajectoire des parties basses des réservoirs, et à une distance minimale d'elle, de façon à ce que l'injection se fasse au travers des pistons liquides, ces points étant répartis sur la ligne entre des limites au delà desquelles l'injection risquerait de ne pas se faire au travers des pistons liquides, chaque tête d'injecteur étant rendu alternativement active et inactive par l'action d'une électrovanne dont le fonctionnement est commandé par la rotation de la roue à branches au cours de laquelle des positions sont repérées et actionnent des contacts électriques qui permettent de rendre actives lesdites têtes uniquement à l'aplomb de parties centrales des réservoirs de façon à réserver à leurs pistons liquides la totalité du gaz injecté.Claimed devices for producing electricity comprising the preceding devices applying a known method of injecting gas through the liquid pistons into the reservoirs in the lower part of their movement, method modified by said claim 1 in that said movement is guided by the branches of the wheels replacing the lower pulleys, these claimed devices replacing the known devices of the turnstile type whose injectors follow the movement of the reservoirs, are characterized in that the injection is made by a fixed multiple-head injector, called a pan flute, the filling of the reservoirs in the lower part being carried out from successive points arranged on a line parallel to the trajectory of the lower parts of the reservoirs, and at a minimum distance from it, so that the injection is made through the liquid pistons, these points being distributed on the line between limits beyond which the injection would risk not being made through the liquid pistons, each injector head being made alternately active and inactive by the action of a solenoid valve whose operation is controlled by the rotation of the spoke wheel during which positions are identified and actuate electrical contacts which make it possible to activate said heads only in line with central parts of the tanks so as to reserve all of the injected gas for their liquid pistons.

Des dispositifs de production d'électricité composant également les dispositifs précédents en application d'un procédé connu qui consiste à faire échapper le gaz des réservoirs atteignant les niveaux hauts de déplacements actifs et en remplacement du procédé connu de blocage de la rotation des réservoirs par solidarisation des poulies hautes et des dispositifs connus du type verrous motorisés qui l'appliquent, se caractérisent en ce que des glissières fixes produisent l'inclinaison des réservoirs en guidant des axes supplémentaires disposés de chaque côté des réservoirs en parties hautes de ceux- ci dans la plan de leurs axes principaux, la direction des glissières tangentant celles des déplacements des axes supplémentaires en fin de montée active des réservoirs, les axes supplémentaires, guidés dans la direction des glissières, entraînant l'inclinaison des réservoirs qui provoque l'évacuation du gaz jusqu'à ne conserver aux extrémités des glissières que le volume de gaz nécessaire à la descente et, à leurs sorties des glissières, lesdits axes supplémentaires suivant une trajectoire imposée par le retour des réservoirs à leurs positions verticale aux positions où elles tangentent le déplacement atteint lorsque la position redevient verticale.Electricity production devices also comprising the preceding devices in application of a known method which consists in escaping the gas from the tanks reaching the high levels of active displacements and in replacement of the known method of blocking the rotation of the tanks by securing the high pulleys and known devices of the motorized lock type which apply it, are characterized in that fixed slides produce the inclination of the tanks by guiding additional axes arranged on each side of the tanks in the upper parts thereof in the plane of their main axes, the direction of the slides tangent to those of the movements of the additional axes at the end of active ascent of the tanks, the additional axes, guided in the direction of the slides, causing the inclination of the tanks which causes the evacuation of the gas until only the volume of gas necessary for the descent is retained at the ends of the slides and, at their exits from the slides, said additional axes following a trajectory imposed by the return of the tanks to their vertical positions at the positions where they tangent the movement reached when the position becomes vertical again.

La description qui suit est donnée en regard de la figure unique 1 annexée qui représente une vue complète des dispositifs.The following description is given with reference to the single attached figure 1 which represents a complete view of the devices.

Les réservoirs de gaz comprimé en immersion, dits électrogènes, contenant des pistons liquides qui compriment le gaz à une pression égale à la pression hydraulique régnant au niveau de |aj103316 surface des pistons liquides des réservoirs en déplacement à des profondeurs comprises entre les deux niveaux dits supérieur (1) et inférieur (2) en dessous de la surface, définissant un niveau dit moyen (3) à égale distance des deux autres.Compressed gas tanks submerged, called electrogenic, containing liquid pistons which compress the gas to a pressure equal to the hydraulic pressure prevailing at the level of |aj103316 surface of the liquid pistons of the tanks moving at depths between the two levels called upper (1) and lower (2) below the surface, defining a level called medium (3) at an equal distance from the other two.

Leurs déplacements se fait selon une trajectoire circulaire (4) dans un plan vertical, leurs axes (5), permettant de se maintenir verticaux, tournent au cours de leur rotation dans des paliers solidaires des branches (6) d'une roue (7) dont l'axe (8) est dans le plan horizontal du niveau moyen.Their movements are made according to a circular trajectory (4) in a vertical plane, their axes (5), allowing them to remain vertical, turn during their rotation in bearings secured to the branches (6) of a wheel (7) whose axis (8) is in the horizontal plane of the average level.

Lorsque les axes atteignent le niveau supérieur le réservoir est basculé jusqu'à atteindre une position inclinée (9) dans laquelle le réservoir est vidé d'un volume de gaz lui permettant, avec le volume restant, d'entreprendre sa descente une fois franchie à nouveau ledit niveau supérieur.When the axes reach the upper level, the tank is tilted until it reaches an inclined position (9) in which the tank is emptied of a volume of gas allowing it, with the remaining volume, to begin its descent once it has crossed the said upper level again.

La composante tangentielle à la trajectoire de l'accélération des réservoir est réduite de l'accélération verticale due à l'action de leurs pistons liquides par le coefficient cosi, l'angle 1 (10) étant l'angle d'inclinaison par rapport à la verticale de la tangente à la trajectoire. L'injecteur à têtes multiples dit flûte de pan effectue le remplissage des réservoirs en partie basse à partir de points successifs disposés sur ligne (15) parallèle à la trajectoire (16) des parties basses des réservoirs, et à une distance minimale d'elle, de façon à ce que l'injection se fasse au travers des pistons liquides ; chaque tête injecteur est rendue alternativement active et inactive par l'action d'une électrovanne (17) dont le fonctionnement est commandé par la rotation de la roue à branches de façon à rendre actifs les injecteurs uniquement à l'aplomb de parties centrales (18) des réservoirs grâce à quoi la totalité du gaz injecté est réservé à leurs pistons liquides.The tangential component to the trajectory of the acceleration of the tanks is reduced by the vertical acceleration due to the action of their liquid pistons by the coefficient cosi, the angle 1 (10) being the angle of inclination relative to the vertical of the tangent to the trajectory. The multiple-head injector called pan flute fills the tanks in the lower part from successive points arranged on a line (15) parallel to the trajectory (16) of the lower parts of the tanks, and at a minimum distance from it, so that the injection is done through the liquid pistons; each injector head is made alternately active and inactive by the action of a solenoid valve (17) whose operation is controlled by the rotation of the spoke wheel so as to make the injectors active only in line with central parts (18) of the tanks, whereby all of the injected gas is reserved for their liquid pistons.

Les glissières fixes (19) produisent l'inclinaison des réservoirs en guidant des axes supplémentaires (20) disposés de chaque côté des réservoirs en parties hautes de ceux-ci dans la plan de leurs axes principaux, les directions desdites glissières tangentant celles des déplacements des axes supplémentaires en fin de montée active des réservoirs (21) ; guidés dans la direction des glissières, lesdits axes supplémentaires entraînent l'évacuation du gaz jusqu'à ne conserver aux extrémités (22) des glissières que le volume de gaz nécessaire à la descente et, à leurs sorties des glissières, suivent la trajectoire (23) imposée par le retour des réservoirs à leurs positions verticale à leurs positions (24) ou elles tangentent le déplacement atteint lorsque ladite position redevient verticale.The fixed slides (19) produce the inclination of the tanks by guiding additional axes (20) arranged on each side of the tanks in the upper parts thereof in the plane of their main axes, the directions of said slides being tangent to those of the movements of the additional axes at the end of the active rise of the tanks (21); guided in the direction of the slides, said additional axes cause the evacuation of the gas until only the volume of gas necessary for the descent is retained at the ends (22) of the slides and, at their exits from the slides, follow the trajectory (23) imposed by the return of the tanks to their vertical positions at their positions (24) or they are tangent to the movement reached when said position becomes vertical again.

Ainsi des installations fixes d'injection et d'évacuation de gaz permettent d'éviter l'équipement des roues à branches et leurs réservoirs électrogènes en dispositifs mécaniques, pneumatiques et électriques en mouvement.Thus, fixed gas injection and evacuation installations make it possible to avoid equipping the spoke wheels and their generator tanks with moving mechanical, pneumatic and electrical devices.

Il est bien évident que la présente invention a été décrite à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification pourra y être apportée, notamment au niveau des équivalents techniques, sans pour autant sortir de son cadre.It is obvious that the present invention has been described for purely explanatory purposes and in no way limiting and that any modification may be made to it, in particular at the level of technical equivalents, without departing from its scope.

Claims

CLAIMS LU103316

1. Devices for applying a known method of producing electricity by means of submerged compressed gas tanks, called electrogenic tanks, containing liquid pistons which compress the gas to a pressure equal to the hydraulic pressure prevailing at the surface of said liquid pistons, said electrogenic tanks driving electric generators in their movements both downhill and uphill at depths between two levels, called upper (1) and lower (2), defining a level called middle (3) at an equal distance from the other two, the volume of compressed gas, inversely proportional to its pressure in adiabatic transformation, being also, like the Archimedes thrust exerted on the tanks, which has the consequence that a tank, the volume of gas of which makes it float between two waters, sees its submerged weight increase as it descends and decreases as it rises, which thus accelerates its movements downhill and uphill, acceleration of which the braking makes it possible to create reduced energy of that spent in gas compression necessary to cause the rise and which can be increased, by the application of another known method, of that produced by the evacuation of gas at the end of the rise, characterized in that: - a mode of said movement of the liquid pistons is defined in that this movement is done according to a circular trajectory (4) in a vertical plane, in that said trajectory is followed at constant speed and that the variation in hydraulic pressure is less and less rapid when the depth of the reservoirs deviates more and more from said average level, in that said reservoirs have the axes (5) allowing them to remain vertical in bearings integral with the branches (6) of a wheel (7), in that the axis (8) of said wheel is in the horizontal plane of said average level, in that from said average level the rotation of said axis is slowed by at least one axis of generators arranged on the surface which produce electricity, in that, when said axes of a reservoir reach said lower level on the way down, said tank is supplied with compressed gas so as to allow it to rise from the moment when said lower level is reached again and in that, when said axes reach said upper level, the tank is tilted until it reaches an inclined position (9) in which the tank is emptied of a volume of gas allowing it, with the remaining volume, to begin its descent once said upper level has been crossed again — and the drive of said wheel by the tanks is defined in that said constant speed on a trajectory of length greater than the difference in level obtained is greater than the average speeds of descent and ascent and the kinetic energy of the tanks is increased and in that the tangential component to the trajectory of the acceleration of the tanks is reduced by the vertical acceleration by the coefficient cosi, the angle i (10) being the angle of inclination relative to the vertical of the tangent to the trajectory, the acceleration, a source of energy, is on the other hand reduced LU103316 — and in that said increases and reductions are compensate, thus making it possible to obtain similar results in circular and linear trajectories with the same descent and ascent times.

2. Electricity production devices according to claim 1 comprising a spoke wheel, characterized in that: - a seven-spoke wheel is defined in that the angles (11) and (12) subtending the trajectory between said upper and lower levels and said middle level are equal to one seventh of the circumference, in that four reservoirs, two descending (13) and two ascending (14) are permanently active on said circular trajectories between upper and lower levels and middle level, in that the energy produced by the reservoirs is thus maximum and in that the energy spent injecting the gas does not exceed twenty percent of said energy produced, thus making the energy balance very positive.

3. Devices for producing electricity according to either of claims 1 and 2, applying a known method of injecting gas through the liquid pistons into the reservoirs in the lower part of their movement, modified by said claim 1 in that said movement is guided by the branches of the wheels replacing the lower pulleys, said claimed devices replacing the known devices of the turnstile type whose injectors follow the movement of the reservoirs, characterized in that: - a fixed multiple-head injector, called a pan flute injector, is defined in that the filling of the reservoirs in the lower part is carried out from successive points arranged on a line (15) parallel to the trajectory (16) of the lower parts of the reservoirs, and at a minimum distance from it, so that the injection is done through the liquid pistons, in that these points are distributed on said line between limits beyond which the injection would risk not being done through the liquid pistons, in that that each said injector head is made alternately active and inactive by the action of a solenoid valve (17), in that the operation of the solenoid valves equipping said injector heads is controlled by the rotation of the spoke wheel, in that, during said rotation, positions are identified and actuate electrical contacts and in that these contacts make it possible to make said heads active only in line with central parts (18) of the tanks so as to reserve all of the injected gas for their liquid pistons.

4. Electricity production devices according to any one of claims 1 to 3, in application of a known method which consists in escaping the gas from the tanks reaching the high levels of active displacements and in replacement of the known method of blocking the rotation of the tanks by securing the high pulleys and the known devices of the motorized lock type$J103316 which apply it, characterized in that: — fixed slides (19) are defined which produce the inclination of the tanks in that said slides guide additional axes (20) arranged on each side of the tanks in the upper parts thereof in the plane of their main axes,

in that the directions of said slides are tangent to those of the movements of said additional axes at the end of active raising of the tanks (21),

in that, guided in said direction of the slides, said additional axes cause the inclination of the tanks causing the evacuation of the gas until only the volume of gas necessary for the descent is retained at the ends (22) of the slides and in that at their exits from the slides said additional axes follow a trajectory (23) imposed by the return of the tanks to their vertical positions to their positions (24) where they are tangent to the movement reached when said position becomes vertical again.