FR2917129A1 - Motorization system for propelling e.g. trawler, has energy converter transforming part/entire heat energy dissipated by heat engine into mechanical energy to drive alternator, and constituted of stirling engine - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un système de motorisation pour véhicule àThe present invention relates to a motorization system for vehicle with
moteur thermique à combustion interne ou à explosion. Un tel système de motorisation est constitué d'un moteur thermique qui, outre sa fonction principale de propulsion du véhicule, sert à recharger, via un alternateur qu'il entraîne, la batterie d'alimentation en électricité du véhicule. L'augmentation des cours du pétrole brut encourage le développement de systèmes de motorisation dont la consommation en carburant est de plus en plus faible, c'est-à-dire de systèmes dont le rendement énergétique (rapport de l'énergie mécanique fournie à l'énergie contenue dans le carburant) est de plus en plus élevé. combustion engine internal combustion or explosion. Such a motorization system consists of a heat engine which, in addition to its main function of propulsion of the vehicle, is used to recharge, via an alternator it drives, the battery for powering the vehicle. The increase in crude oil prices encourages the development of motor systems whose fuel consumption is becoming increasingly low, that is to say systems whose energy efficiency (ratio of mechanical energy supplied to the fuel). energy contained in the fuel) is higher and higher.
Le but de l'invention est donc de chercher des moyens pour augmenter le rendement énergétique d'un moteur thermique d'un véhicule. A cet effet, un système de motorisation pour véhicules, selon la présente invention, est du type composé d'un moteur thermique et d'un ou plusieurs éléments de batteries rechargeables par au moins un alternateur. Il est caractérisé en ce qu'il comporte un convertisseur d'énergie prévu pour transformer au moins une partie, voire toute l'énergie thermique dissipée par le moteur thermique en énergie mécanique servant à entraîner ledit alternateur. Par exemple, ledit convertisseur d'énergie thermique en énergie mécanique est constitué d'un moteur Stirling dont la tête est chauffée par des calories issues de l'extraction d'au moins une partie, voire de toute l'énergie thermique dissipée par le moteur thermique. Les avantages qui résultent de la présente invention sont les suivants. D'abord, l'énergie qui est dissipée par le moteur thermique n'est plus rejetée d'une manière ou d'une autre dans l'air mais est récupérée pour entraîner le moteur Stirling qui lui-même entraîne l'alternateur. Par ailleurs, en extrayant efficacement l'énergie dissipée par le moteur thermique, celui-ci tourne à plus basse température ce qui contribue à améliorer encore son rendement énergétique intrinsèque. La présente invention est utilisée dans un système de motorisation pour véhicule, notamment pour bateau, du type généralement dénommé "hybride". De tels systèmes de motorisation sont généralement composés d'un moteur thermique et d'un moteur électrique qui est alimenté en énergie électrique par une ou plusieurs batteries, elles-mêmes chargées par une source d'énergie externe, par exemple un réseau de distribution électrique, et éventuellement par un alternateur qu'entraîne le moteur thermique. The object of the invention is therefore to seek means for increasing the energy efficiency of a heat engine of a vehicle. For this purpose, a motorization system for vehicles, according to the present invention, is of the type consisting of a heat engine and one or more battery cells rechargeable by at least one alternator. It is characterized in that it comprises a power converter designed to transform at least a portion, or all the thermal energy dissipated by the heat engine into mechanical energy used to drive said alternator. For example, said thermal energy converter into mechanical energy consists of a Stirling engine whose head is heated by calories from the extraction of at least a portion, or even all the thermal energy dissipated by the engine thermal. The advantages that result from the present invention are as follows. First, the energy that is dissipated by the engine is no longer rejected in one way or another in the air but is recovered to drive the Stirling engine which itself drives the alternator. Furthermore, by effectively extracting the energy dissipated by the heat engine, it runs at a lower temperature which contributes to further improve its intrinsic energy efficiency. The present invention is used in a motorization system for a vehicle, especially for a boat, of the type generally called "hybrid". Such motorization systems are generally composed of a heat engine and an electric motor which is supplied with electrical energy by one or more batteries, themselves charged by an external energy source, for example an electrical distribution network. , and possibly by an alternator that drives the engine.
Dans le domaine de la pêche, la hausse des cours du pétrole brut pénalise toute activité utilisant des véhicules à moteur thermique en réduisant considérablement les marges financières des exploitants. En effet, les bateaux de pêche, tels que les chalutiers, sont équipés d'un moteur thermique généralement à gazole. Ce moteur thermique, qui est extrêmement sollicité, doit posséder une importante puissance en chevaux ce qui entraîne une consommation en gazole proportionnellement importante. Une campagne de pêche d'un tel bateau peut se décomposer en quatre postes. Le premier poste correspond au déplacement du bateau jusqu'à la zone de pêche. Le second poste correspond au travail effectué sur la zone de pêche, c'est-à-dire, d'une part, à de nombreux et courts déplacements sur la zone de pêche elle-même et ce, à faible vitesse et, d'autre part, à la traction du chalut pour sa remontée hors de l'eau. Le troisième poste correspond à l'alimentation électrique des équipements électriques et électroniques du bateau, tels que la chambre froide et les appareils de navigation. Le quatrième poste correspond au trajet de retour au port d'attache. In the fishing sector, the rise in crude oil prices penalizes all activity using thermal engine vehicles by considerably reducing the financial margins of the operators. Indeed, fishing boats, such as trawlers, are equipped with a diesel engine generally. This heat engine, which is extremely stressed, must have a significant horsepower which leads to a proportionally large fuel consumption. A fishing trip of such a boat can be broken down into four positions. The first post is the movement of the boat to the fishing area. The second position corresponds to the work done on the fishing area, that is to say, on the one hand, to numerous and short trips on the fishing zone itself and at low speed and, on the other hand, pulling the trawl for its ascent out of the water. The third station corresponds to the power supply of the ship's electrical and electronic equipment, such as the cold room and navigation devices. The fourth station is the return trip to the home port.
Pour un bateau d'environ 20 mètres de long, par exemple, le moteur thermique utilisé doit avoir une puissance d'environ 600 chevaux et, pour son alimentation, un réservoir en gazole de 20 000 à 30 000 litres. Il existe aujourd'hui des systèmes de motorisation hybrides pour véhicules qui associent un moteur thermique à carburant issu du pétrole brut tel que de l'essence, du gazole, ou autre et un moteur électrique et dont le but est de diminuer la consommation en carburant puisque le moteur électrique peut fonctionner pour prendre le relais du moteur thermique en diverses occasions. Ces systèmes de motorisation ne sont pourtant pas entièrement satisfaisants car leurs performances sont dépendantes de la capacité de stockage des batteries qui alimentent le moteur électrique. Si cette capacité est trop faible, la durée d'utilisation du moteur électrique est trop courte ce qui rend obsolète le système. Le but de la présente invention est aussi de proposer un système de motorisation pour véhicule du type système de motorisation hybride dans lequel les batteries du moteur électrique sont chargées de façon optimum afin de pouvoir exploiter au mieux le moteur électrique. A cet effet, la présente invention concerne un système de motorisation pour véhicules tel que décrit ci-dessus qui comporte en outre un moteur électrique alimenté en énergie électrique par un ou plusieurs éléments de batteries rechargeables par au moins un alternateur entraîné par ledit convertisseur d'énergie calorifique en énergie mécanique. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdites calories alimentant ledit convertisseur d'énergie sont récupérées dans un collecteur de chaleur dans lequel transite un fluide portant ladite énergie thermique dissipée. Ledit fluide est soit constitué des gaz d'échappement émis par le moteur thermique, soit par le liquide de refroidissement dudit moteur thermique, soit par le liquide de lubrification du moteur thermique. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit convertisseur est alimenté en énergie thermique par un fluide caloporteur qui est chauffé par un système de chauffage auxiliaire. Ledit système de chauffage auxiliaire est constitué soit d'une chaudière à combustion par combustible, soit d'un appareil de chauffage électrique d'un fluide caloporteur, ledit appareil de chauffage électrique étant alimenté par ledit ou lesdits éléments de batteries ou par au moins un élément de batteries auxiliaire ou par un capteur solaire transformant l'énergie solaire qu'il reçoit en énergie électrique ou par une éolienne transformant l'énergie de déplacement du vent en énergie électrique, soit encore d'un capteur solaire à fluide caloporteur. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit véhicule étant un bateau, il comporte un générateur électrique par dispositif antiroulis constitué de deux tubes respectivement montés à bâbord et à tribord de la coque dudit bateau, chacun desdits tubes logeant une turbine prévue pour entraîner en rotation un alternateur, lequel est prévu pour recharger ledit ou lesdits éléments de batterie ou au moins un élément de batteries auxiliaire. For a boat of about 20 meters long, for example, the engine used must have a power of about 600 horses and, for its supply, a diesel tank of 20,000 to 30,000 liters. Today, there are hybrid drive systems for vehicles that combine a fuel combustion engine derived from crude oil such as gasoline, diesel, or other and an electric motor and whose purpose is to reduce fuel consumption. since the electric motor can work to take over the engine on various occasions. These motorization systems are however not entirely satisfactory because their performance is dependent on the storage capacity of the batteries that power the electric motor. If this capacity is too low, the duration of use of the electric motor is too short which makes the system obsolete. The object of the present invention is also to provide a vehicle engine system of the hybrid drive system type in which the batteries of the electric motor are optimally loaded so as to make the most of the electric motor. For this purpose, the present invention relates to a motorization system for vehicles as described above which further comprises an electric motor powered by one or more rechargeable battery cells by at least one alternator driven by said converter. heat energy into mechanical energy. According to another characteristic of the invention, said calories supplying said energy converter are recovered in a heat collector in which a fluid carries said dissipated thermal energy. Said fluid is either constituted by the exhaust gases emitted by the heat engine, or by the cooling liquid of said heat engine, or by the lubricating liquid of the heat engine. According to another characteristic of the invention, said converter is supplied with thermal energy by a heat transfer fluid which is heated by an auxiliary heating system. Said auxiliary heating system consists of either a fuel-burning boiler or an electric heater for a coolant, said electric heater being powered by said at least one battery cell or at least one auxiliary battery element or by a solar collector transforming the solar energy it receives into electrical energy or by a wind turbine transforming the energy of movement of the wind into electrical energy, that is to say of a solar collector with heat transfer fluid. According to another characteristic of the invention, said vehicle being a boat, it comprises an electric generator by anti-roll device consisting of two tubes respectively mounted port and starboard of the hull of said boat, each of said tubes housing a turbine designed to drive in rotation an alternator, which is provided for recharging said one or more battery cells or at least one auxiliary battery cell.
Selon une autre caractéristique de l'invention, il comporte une éolienne prévue pour entraîner un générateur électrique lui-même prévu pour recharger ledit ou lesdits éléments de batteries. Selon une autre caractéristique de l'invention, il comporte un réservoir calorifugé contenant un fluide qui est chauffé par un appareil de chauffage auxiliaire, ledit fluide pouvant alimenter ledit convertisseur d'énergie thermique en énergie mécanique. Ledit appareil de chauffage auxiliaire est constitué soit d'une chaudière à combustion par combustible, soit d'un appareil de chauffage électrique d'un fluide caloporteur, ledit appareil de chauffage électrique est alimenté par ledit ou lesdits éléments de batteries ou par au moins un élément de batteries auxiliaire ou par un capteur solaire transformant l'énergie solaire qu'il reçoit en énergie électrique ou par une éolienne transformant l'énergie de déplacement du vent en énergie électrique, soit encore d'un capteur solaire à fluide caloporteur. La présente invention concerne également un véhicule, notamment un bateau de pêche, qui est alors caractérisé en ce qu'il comporte au moins un système de motorisation dont les caractéristiques viennent d'être décrites. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : La Fig. 1 est une représentation schématique d'un dispositif de propulsion d'un véhicule selon un mode de réalisation de l'invention, La Fig. 2 est une représentation schématique du fonctionnement d'un moteur Stirling utilisé dans un dispositif de propulsion, et La Fig. 3 est une représentation schématique d'un dispositif de propulsion d'un véhicule selon un autre mode de réalisation de l'invention. Le système de motorisation 1 selon l'invention est utilisé pour la propulsion d'un bateau 2, par exemple un bateau de pêche tel qu'un chalutier. Il est essentiellement composé d'un moteur thermique 10 du type à carburant et d'un moteur électrique 11 qui lui, est alimenté en énergie électrique par un élément de batterie 14 (un élément de batterie est soit une batterie, soit un groupe de batteries). Le moteur thermique 10 est prévu pour entraîner un alternateur 13 qui est relié audit élément de batterie 14 de manière à pouvoir le charger. Grâce à l'alternateur 13, lorsque le moteur thermique 10 fonctionne et, par conséquent, l'entraîne, l'énergie mécanique qu'il fournit à l'alternateur 13 est convertie en énergie électrique de manière à recharger l'élément de batterie 14. D'autres moyens de recharge de l'élément de batterie 14 peuvent également être prévus, comme par exemple des moyens de charge à partir d'un réseau de distribution d'énergie électrique, à partir de capteurs solaires, d'éoliennes, de transducteurs d'une énergie quelconque (mécanique, chimique, électrochimique, nucléaire, de combustion, ou autres) en énergie électrique et, en définitive, de tous moyens susceptibles de produire de l'électricité avec une énergie suffisante pour recharger ledit élément de batterie 14. Le système de motorisation 1 comporte de plus un moyen spécifique 12 de recharge de la batterie 14, lui-même constitué d'un moteur Stirling 15 et d'un alternateur 16 que le moteur 15 entraîne et qui est électriquement relié audit élément de batteries 14 pour pouvoir le recharger en énergie électrique. Le moteur Stirling 15 est prévu pour convertir l'énergie calorifique dissipée par le moteur thermique 10 en énergie mécanique qui est transmise à l'alternateur 16. According to another characteristic of the invention, it comprises a wind turbine provided for driving an electric generator itself intended to recharge said battery element (s). According to another characteristic of the invention, it comprises a heat-insulated container containing a fluid which is heated by an auxiliary heating device, said fluid being able to supply said thermal energy converter with mechanical energy. Said auxiliary heating apparatus consists of either a fuel combustion boiler or an electric heating device for a coolant, said electric heater is powered by said one or more battery cells or by at least one auxiliary battery element or by a solar collector transforming the solar energy it receives into electrical energy or by a wind turbine transforming the energy of movement of the wind into electrical energy, that is to say of a solar collector with heat transfer fluid. The present invention also relates to a vehicle, in particular a fishing boat, which is then characterized in that it comprises at least one motorization system whose characteristics have just been described. The characteristics of the invention mentioned above, as well as others, will emerge more clearly on reading the following description of an exemplary embodiment, said description being given in relation to the attached drawings, among which: FIG. . 1 is a schematic representation of a propulsion device of a vehicle according to an embodiment of the invention, FIG. 2 is a schematic representation of the operation of a Stirling engine used in a propulsion device, and FIG. 3 is a schematic representation of a propulsion device of a vehicle according to another embodiment of the invention. The engine system 1 according to the invention is used for the propulsion of a boat 2, for example a fishing boat such as a trawler. It consists essentially of a heat engine 10 of the fuel type and an electric motor 11 which is supplied with electrical energy by a battery element 14 (a battery cell is either a battery or a group of batteries ). The heat engine 10 is provided to drive an alternator 13 which is connected to said battery element 14 so as to be able to charge it. With the alternator 13, when the heat engine 10 is running and, therefore, drives it, the mechanical energy it provides to the alternator 13 is converted into electrical energy so as to recharge the battery element 14 Other means of recharging the battery element 14 may also be provided, such as for example charging means from an electrical energy distribution network, from solar cells, wind turbines, transducers of any energy (mechanical, chemical, electrochemical, nuclear, combustion, or other) in electrical energy and, ultimately, any means capable of producing electricity with sufficient energy to recharge said battery cell 14 The motorization system 1 further comprises a specific means 12 for recharging the battery 14, itself consisting of a Stirling engine 15 and an alternator 16 which the motor 15 drives and which is electrically connected to said battery element 14 to be able to recharge it with electrical energy. The Stirling engine 15 is designed to convert the heat energy dissipated by the heat engine 10 into mechanical energy which is transmitted to the alternator 16.
Dans un moteur thermique, tel que le moteur thermique 10, seuls 30% de l'énergie contenue dans le carburant sont convertis en énergie mécanique, les 70 % restants étant perdus sous forme de chaleur, d'abord 30 % dans le circuit de refroidissement dudit moteur thermique pour éviter que celui-ci ne chauffe de manière inconsidérée et 40 % à l'échappement sous forme d'énergie thermique dissipée, présente dans les gaz d'échappement. Un exemple de réalisation d'un moteur Stirling 15 est représenté à la Fig. 2. Il se compose d'un cylindre 31 formant ladite enceinte fermée et logeant, d'une part, un déplaceur 32 et, d'autre part, un piston 33. Le déplaceur 32 peut coulisser dans le cylindre 31 tout en laissant passer le fluide contenu dans le cylindre 31 entre sa paroi latérale 32a et la paroi 31a du cylindre 31. Le piston 33 peut quant à lui coulisser également dans le cylindre 31 mais de manière ajustée et étanche à celui-ci de façon à ne pas laisser passer de fluide par sa paroi latérale. Selon la présente invention, l'énergie calorifique dissipée par le moteur thermique 10, ou une partie de celle-ci, est récupérée dans un collecteur de chaleur 151 en contact thermique avec la tête El du cylindre 31 du moteur Stirling de manière à la lui transmettre afin d'échauffer le fluide que celui-ci contient. Par exemple, le collecteur de chaleur 151 est constitué d'une chambre qui est traversée de part en part par un conduit 153 dans lequel les gaz d'échappement émis par le moteur thermique 10, généralement à une température de l'ordre de 350 à 450 C, transitent et transfèrent les calories qu'ils contiennent au milieu, tel que l'air, un gaz, un liquide ou tout fluide caloporteur approprié, que la chambre elle-même contient. Avantageusement, le conduit 153 se trouve sous la forme d'un serpentin, ceci afin d'augmenter la surface de transfert de chaleur. On notera également que le corps du moteur thermique 10 est, lorsque ce dernier tourne, à une température relativement élevée si bien que ledit collecteur de chaleur 151, par sa proximité audit corps, récupère aussi par ce biais des calories. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, un collecteur de chaleur 152 peut également être prévu pour récupérer la chaleur qui est normalement évacuée dans l'air, via un liquide de refroidissement et au moyen d'un radiateur, et pour la transmettre à la tête El du moteur Stirling afin d'échauffer le fluide que celui-ci contient. Pour ce faire, le liquide de refroidissement dudit moteur thermique 10 circule dans une chambre que ledit collecteur de chaleur 152 forme et transfère la chaleur à la tête El du moteur Stirling. Il pourrait également s'agir d'une conduite dans laquelle circule ledit liquide de refroidissement et qui se trouve en contact thermique avec la tête El du moteur thermique. Cette conduite pourrait se présenter sous la forme d'un serpentin entourant la tête El tout en étant en contact avec elle. De même, un collecteur de chaleur (non représenté) peut également être prévu pour récupérer la chaleur qui est normalement présente dans le liquide de lubrification, généralement de l'huile, du moteur thermique. Pour ce faire, le liquide de lubrification dudit moteur thermique 10 circule dans une chambre que ledit collecteur de chaleur forme et transfère la chaleur à la tête El du moteur Stirling. Il pourrait également s'agir d'une conduite dans laquelle circule ledit liquide de lubrification et qui se trouve en contact thermique avec la tête El du moteur thermique. Cette conduite pourrait se présenter sous la forme d'un serpentin entourant la tête E 1 tout en étant en contact avec elle. Le principe de fonctionnement du moteur Stirling 15 est le suivant. Dans un premier temps, le déplaceur 32 et le piston 33 sont éloignés au maximum l'un de l'autre. Le fluide à l'intérieur du cylindre 31 est à sa pression la plus faible. Dans un deuxième temps, par inertie, le piston 33 se rapproche de la tête El du cylindre 31 et comprime ainsi légèrement le fluide. Dans un troisième temps, le déplaceur 32 se rapproche du piston 33 et, de ce fait, le fluide est transféré de sa partie froide, à l'extrémité E2 côté piston 33, à la partie chaude, côté tête El du cylindre 31 (voir les flèches). Ainsi, le fluide en contact avec la tête du cylindre 31 s'échauffe et se dilate, mais puisqu'il est contenu dans un volume limité, sa pression augmente. Cette pression fournit une énergie mécanique qui est fournie au piston 33. Au dernier temps, le déplaceur 32 remonte vers la tête El et transfère ainsi le fluide dans le volume compris entre lui et le piston 33. Le cycle continue tant que de la chaleur est transférée à la tête El du cylindre 31. In a heat engine, such as the engine 10, only 30% of the energy contained in the fuel is converted into mechanical energy, the remaining 70% being lost as heat, first 30% in the cooling circuit said engine to prevent it from heating inconsiderately and 40% to the exhaust in the form of heat dissipated energy, present in the exhaust gas. An exemplary embodiment of a Stirling engine 15 is shown in FIG. 2. It consists of a cylinder 31 forming said enclosure closed and housing, on the one hand, a displacer 32 and, on the other hand, a piston 33. The displacer 32 can slide in the cylinder 31 while allowing the fluid contained in the cylinder 31 between its side wall 32a and the wall 31a of the cylinder 31. The piston 33 can itself slide in the cylinder 31 but in a manner fitted and sealed thereto so as not to let go of fluid by its side wall. According to the present invention, the heat energy dissipated by the heat engine 10, or a part thereof, is recovered in a heat collector 151 in thermal contact with the head El of the cylinder 31 of the Stirling engine so as to transmit to warm the fluid that it contains. For example, the heat collector 151 consists of a chamber which is traversed right through by a conduit 153 in which the exhaust gas emitted by the heat engine 10, generally at a temperature of the order of 350 to 450 C, transit and transfer the calories they contain in the middle, such as air, a gas, a liquid or any suitable coolant, that the chamber itself contains. Advantageously, the duct 153 is in the form of a coil, in order to increase the heat transfer area. It will also be noted that the body of the heat engine 10 is, when the latter is running, at a relatively high temperature so that said heat collector 151, by its proximity to said body, also recovers calories. According to another embodiment of the present invention, a heat collector 152 may also be provided to recover the heat which is normally discharged into the air, via a coolant and by means of a radiator, and to transmit it. El head of Stirling engine to heat the fluid that it contains. To do this, the coolant of said heat engine 10 circulates in a chamber that said heat collector 152 forms and transfers heat to the head El of the Stirling engine. It could also be a pipe in which circulates said coolant and which is in thermal contact with the head El of the engine. This pipe could be in the form of a coil surrounding the head El while being in contact with it. Similarly, a heat collector (not shown) may also be provided to recover the heat that is normally present in the lubricating liquid, usually oil, the engine. To do this, the lubricating liquid of said heat engine 10 circulates in a chamber that said heat collector forms and transfers heat to the head El of the Stirling engine. It could also be a pipe in which said lubricating liquid circulates and which is in thermal contact with the head E1 of the heat engine. This pipe could be in the form of a coil surrounding the head E 1 while being in contact with it. The operating principle of the Stirling engine 15 is as follows. At first, the displacer 32 and the piston 33 are at most away from each other. The fluid inside the cylinder 31 is at its lowest pressure. In a second step, by inertia, the piston 33 approaches the head El of the cylinder 31 and thus slightly compresses the fluid. In a third step, the displacer 32 approaches the piston 33 and, as a result, the fluid is transferred from its cold part, at the end E2 on the piston side 33, to the hot part, on the head side E1 of the cylinder 31 (see the arrows). Thus, the fluid in contact with the cylinder head 31 heats and expands, but since it is contained in a limited volume, its pressure increases. This pressure provides a mechanical energy that is supplied to the piston 33. In the last time, the displacer 32 rises to the head El and thus transfers the fluid into the volume between it and the piston 33. The cycle continues as long as heat is transferred to the head El of the cylinder 31.
Selon une variante de l'invention, au moins un conduit est en contact thermique avec la tête El dudit moteur Stirling, lequel conduit est traversé par un fluide caloporteur qui est chauffé par un système de chauffage auxiliaire. Ce système de chauffage auxiliaire est, par exemple, une chaudière 165 à combustion pour combustible de tout type (gaz inflammable tel que méthane, propane, butane, bois et dérivés du bois, dérivés du pétrole tels qu'essence, fioul, etc.), ou nucléaire, voire thermonucléaire, etc. qui est prévue pour échauffer un fluide caloporteur circulant en contact directement ou indirectement avec la tête El du moteur Stirling de manière à lui transférer l'énergie calorifique qu'il contient. According to a variant of the invention, at least one duct is in thermal contact with the head E1 of said Stirling engine, which duct is traversed by a coolant which is heated by an auxiliary heating system. This auxiliary heating system is, for example, a fuel combustion boiler 165 of any type (flammable gas such as methane, propane, butane, wood and wood derivatives, petroleum derivatives such as gasoline, fuel oil, etc.). , or nuclear, even thermonuclear, etc. which is intended to heat a circulating heat transfer fluid in contact directly or indirectly with the head El of the Stirling engine so as to transfer the heat energy it contains.
Il peut également s'agir d'un appareil de chauffage électrique, tel qu'une ou plusieurs résistances électriques qui fournissent la chaleur rayonnée à la tête El du moteur Stirling soit directement car en contact direct avec elle, soit indirectement car plongeant dans un fluide caloporteur circulant en contact directement ou indirectement avec la tête El du moteur Stirling, de manière à lui transférer l'énergie calorifique qu'il contient. Cet appareil électrique est alimenté soit par l'élément de batteries principal 14, soit par un élément de batteries auxiliaire (non représenté), soit encore par un capteur solaire transformant l'énergie solaire qu'il reçoit en énergie électrique. Il peut également s'agir d'un capteur solaire 164 à fluide caloporteur prévu pour chauffer, au moyen du rayonnement solaire, un fluide caloporteur qui circule en contact directement ou indirectement avec la tête El du moteur Stirling de manière à lui transférer l'énergie calorifique qu'il contient. Il peut également s'agir d'une éolienne prévue pour transformer l'énergie de déplacement du vent en énergie électrique. Cette énergie électrique est prévue pour alimenter un système de chauffage électrique, tel qu'une ou plusieurs résistances électriques qui fournissent la chaleur qu'elles rayonnent à la tête El du moteur Stirling soit directement car en contact direct avec elle, soit indirectement car plongeant dans un fluide caloporteur circulant en contact directement ou indirectement avec la tête E 1 du moteur Stirling de manière à lui transférer l'énergie calorifique qu'il contient. Un fluide caloporteur, quelle que soit son origine, pour transférer l'énergie qu'il contient à la tête E 1 peut, par exemple, circuler dans un serpentin qui est en contact thermique avec elle, par exemple en étant enroulé sur elle. Il est important de noter que même si le moteur thermique 10 est arrêté, un dégagement de chaleur est encore observé à la sortie de l'échappement 101 pendant une durée d'environ une dizaine de minutes et va ainsi continuer d'alimenter le moteur Stirling 12. Dans une variante de réalisation de l'invention illustrée à la Fig. 3, le système de motorisation 1 comporte d'autres moyens de recharge de l'élément de batteries 14 ou d'éléments de batteries auxiliaires. Par exemple, il peut s'agir d'un générateur électrique à dispositif antiroulis 161. Normalement, un tel dispositif antiroulis 161 est prévu pour éviter les mouvements de roulis du bateau lors de la navigation en mer agitée. Celui-ci est composé de deux tubes 1611 et 1612 respectivement disposés à bâbord et à tribord de la coque du bateau 2, au niveau de sa ligne de flottaison et longitudinalement. Selon l'invention, chaque tube 1611, 1612 loge dans son volume intérieur au moins une turbine, telle que la turbine 1613, elle-même reliée mécaniquement à un alternateur, tel que l'alternateur 1614 prévu pour pouvoir recharger l'élément de batteries 14. Lorsque le bateau navigue, chaque turbine, telle que la turbine 1613, est entraînée en rotation par l'eau qui circule dans les tubes 1611 et 1612 et fournit ainsi de l'énergie mécanique à l'alternateur correspondant, rechargeant ainsi l'élément de batteries 14. Ce système de générateur à dispositif antiroulis 161 peut également être utilisé lorsque le bateau est au mouillage sur un corps mort. En effet, dans cette position, le bateau s'oriente la proue face au courant, lequel circule sur le long des flancs de la coque, là où précisément se trouvent les dispositifs antiroulis. Ce courant circule donc dans les tubes 1611 et 1612, entraîne en rotation les turbines et de là, l'alternateur correspondant. Il peut également s'agir d'un générateur électrique qui est entraîné par un moteur à air comprimé 162 et relié électriquement à l'élément de batteries 14 de manière à pouvoir le recharger. L'avantage de ce type de moteur est qu'il utilise pour fonctionner, en plus de l'air comprimé, l'air extérieur qui est filtré et ainsi rejeté propre à l'extérieur. Il peut également s'agir d'un générateur électrique solaire 163, par exemple composé de cellules photovoltaïques, telles que la cellule photovoltaïque 1631, disposées sur le toit de la cabine 21 du bateau 2 et reliées électriquement à l'élément de batteries 14 de manière à pouvoir le recharger. Les cellules photovoltaïques 1632 transforment le rayonnement solaire en énergie électrique qui est fournie à la batterie 14. It may also be an electric heater, such as one or more electrical resistors that provide the heat radiated to the head El of the Stirling engine either directly because in direct contact with it or indirectly because dipping into a fluid coolant circulating in contact directly or indirectly with the head El Stirling engine, so as to transfer the heat energy it contains. This electrical apparatus is powered either by the main battery element 14, or by an auxiliary battery element (not shown), or by a solar collector transforming the solar energy it receives into electrical energy. It may also be a solar collector 164 with a heat transfer fluid designed to heat, by means of solar radiation, a heat transfer fluid which circulates in contact directly or indirectly with the head E1 of the Stirling engine so as to transfer energy to it. calorific it contains. It can also be a wind turbine designed to transform the energy of wind movement into electrical energy. This electrical energy is intended to power an electric heating system, such as one or more electrical resistors that provide the heat they radiate to the head El Stirling engine is directly because in direct contact with it, or indirectly because diving into a heat transfer fluid circulating in contact directly or indirectly with the head E 1 of the Stirling engine so as to transfer the heat energy it contains. A heat transfer fluid, whatever its origin, to transfer the energy it contains to the head E 1 may, for example, flow in a coil that is in thermal contact with it, for example by being wound on it. It is important to note that even if the heat engine 10 is stopped, a release of heat is still observed at the outlet of the exhaust 101 for a period of about ten minutes and will thus continue to power the Stirling engine 12. In an alternative embodiment of the invention illustrated in FIG. 3, the motorization system 1 comprises other means of recharging the battery element 14 or auxiliary battery elements. For example, it may be an electric generator with anti-roll device 161. Normally, such an anti-roll device 161 is provided to prevent the roll movements of the boat during navigation in rough seas. This is composed of two tubes 1611 and 1612 respectively disposed port and starboard of the hull of the boat 2, at its water line and longitudinally. According to the invention, each tube 1611, 1612 houses in its interior volume at least one turbine, such as the turbine 1613, itself mechanically connected to an alternator, such as the alternator 1614 provided to be able to recharge the battery element 14. As the boat sails, each turbine, such as the turbine 1613, is rotated by the water flowing through the tubes 1611 and 1612 and thus supplies mechanical energy to the corresponding alternator, thereby recharging the turbine. Battery element 14. This anti-roll device generator system 161 may also be used when the boat is at anchor on a dead body. Indeed, in this position, the boat turns the bow facing the current, which flows along the sides of the hull, where precisely are anti-roll devices. This current flows in the tubes 1611 and 1612, rotates the turbines and from there, the corresponding alternator. It may also be an electric generator that is driven by an air motor 162 and electrically connected to the battery element 14 so as to recharge it. The advantage of this type of engine is that it uses to operate, in addition to compressed air, the outside air which is filtered and thus rejected clean outside. It may also be a solar electric generator 163, for example composed of photovoltaic cells, such as the photovoltaic cell 1631, arranged on the roof of the booth 21 of the boat 2 and electrically connected to the battery element 14. so you can recharge it. Photovoltaic cells 1632 transform solar radiation into electrical energy that is supplied to the battery 14.
Il peut également s'agir d'une éolienne disposée, par exemple, sur le toit de la cabine 21 du bateau et prévue pour entraîner un générateur relié électriquement à l'élément de batteries 14 de manière à pouvoir le recharger. On notera qu'au moins l'un, sinon quelques-uns, voire tous les alternateurs dont il s'agit dans la présente description pourraient alimenter non pas ou non pas seulement, l'élément de batteries 14 pour sa recharge, mais aussi tout type d'élément de stockage de l'énergie. Il pourrait s'agir d'un réservoir calorifugé contenant de l'eau qui est chauffée par au moins un appareil auxiliaire de chauffage d'un fluide caloporteur. Comme précédemment, il pourrait s'agir d'une chaudière à combustion par combustible, d'un appareil de chauffage électrique d'un fluide caloporteur, par exemple alimenté par ledit ou lesdits éléments de batteries (14) ou par au moins un élément de batteries auxiliaire ou par un capteur solaire transformant l'énergie solaire qu'il reçoit en énergie électrique ou par une éolienne transformant l'énergie de déplacement du vent en énergie électrique ou d'un capteur solaire à fluide caloporteur. Mais il pourrait également s'agir d'autres éléments de batteries qui, au moment voulu, alimenteront un appareil électrique de chauffage de la tête El du moteur Stirling 1. On notera encore que, dans la description, aussi bien que dans les revendications, le mot "alternateur" a été utilisé indifféremment pour désigner un alternateur prévu pour produire un courant alternatif suite à la rotation de son rotor (courant alternatif que l'homme du métier sait redresser pour obtenir un courant continu) mais aussi une dynamo prévue pour produire directement un courant continu suite à la rotation de son rotor. It may also be a wind turbine arranged, for example, on the roof of the cabin 21 of the boat and provided to drive a generator electrically connected to the battery element 14 so as to recharge it. It should be noted that at least one, if not some or all of the alternators referred to in this description could supply not only or not only the battery element 14 for charging, but also all type of energy storage element. It could be an insulated tank containing water which is heated by at least one auxiliary device for heating a heat transfer fluid. As before, it could be a fuel combustion boiler, an electric heater for a heat transfer fluid, for example powered by said battery cell (s) (14) or by at least one battery element. auxiliary batteries or by a solar collector transforming the solar energy it receives into electrical energy or by a wind turbine transforming the energy of displacement of the wind into electrical energy or a solar collector with heat transfer fluid. But it could also be other battery elements which, at the desired moment, will supply an electric heater for the El head of the Stirling engine 1. It will also be noted that in the description, as well as in the claims, the word "alternator" has been used interchangeably to designate an alternator intended to produce an alternating current following the rotation of its rotor (alternating current which the person skilled in the art knows how to straighten to obtain a direct current) but also a dynamo intended to produce directly a direct current following the rotation of its rotor.
Les modes de réalisation décrits ne se voulant pas limitatifs mais simplement illustratifs, on comprendra que tout autre générateur électrique peut fonctionner comme moyen de recharge auxiliaire des batteries. L'homme du métier saura choisir les moyens appropriés pour leur fonctionnement. Grâce au dispositif 1 selon l'invention, une économie de gazole est permise. En effet, le dispositif de propulsion 1 selon l'invention permet de diminuer la sollicitation du moteur thermique 10 et ainsi de diminuer la consommation en carburant. De plus, le moteur thermique peut être choisi pour une puissance de 300 chevaux au-lieu des 500 chevaux nécessaires pour un bateau équipé d'un moteur thermique. The embodiments described are not intended to be limiting but merely illustrative, it will be understood that any other electric generator can function as an auxiliary charging means batteries. The skilled person will choose the appropriate means for their operation. Thanks to the device 1 according to the invention, a fuel economy is allowed. Indeed, the propulsion device 1 according to the invention reduces the load on the engine 10 and thus reduce fuel consumption. In addition, the engine can be chosen for a power of 300 horses instead of the 500 horses needed for a boat equipped with a heat engine.
A titre d'exemple, un bateau de pêche du type chalutier de 21 mètres équipé d'un moteur thermique qui se déplace à 10 noeuds pendant 1 heure consomme environ 621/heure. Le même bateau équipé du dispositif de propulsion selon l'invention se déplaçant à une vitesse de 10 noeuds pendant 1 heure va utiliser le moteur thermique pendant 40 min et le moteur électrique pendant 20 min et consommera ainsi 41 1/heure. Le dispositif selon l'invention permet d'économiser ainsi 21 1/heure, soit une économie de 33,6 %. For example, a fishing vessel trawler 21 meters equipped with a heat engine that travels at 10 knots for 1 hour consumes about 621 / hour. The same boat equipped with the propulsion device according to the invention moving at a speed of 10 knots for 1 hour will use the engine for 40 min and the electric motor for 20 min and consume 41 1 / hour. The device of the invention thus saves 21 1 / hour, a saving of 33.6%.
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