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FR2803884A1 - Electricity production using a solar heat source glasshouse or water vaporization, to drive hot air balloons whose rate of ascent is used to drive an electric motor - Google Patents

Electricity production using a solar heat source glasshouse or water vaporization, to drive hot air balloons whose rate of ascent is used to drive an electric motor Download PDF

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FR2803884A1
FR2803884A1 FR0007026A FR0007026A FR2803884A1 FR 2803884 A1 FR2803884 A1 FR 2803884A1 FR 0007026 A FR0007026 A FR 0007026A FR 0007026 A FR0007026 A FR 0007026A FR 2803884 A1 FR2803884 A1 FR 2803884A1
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FR
France
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balloon
water
hot
piston
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Denis Bonnelle
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Abstract

The hot air balloon has two circular light rigid half shells about 250 meters wide which but up against each other when the balloon is not inflated. Inside these shells is a folded balloon envelope. In the top half shell are two 100 meter wide light hydrogen or helium gas chambers with convex lens covers and in between these two chambers is a 20 meter wide air output chamber. Attached to the top half shell are insulated tethering cables. In the lower half shell are two rolled up skirts for which are unrolled in calm weather. The central part of the lower half shell forms the base of the balloon and is of the same material, in this base is a warm air inlet tube. When deployed the canopy forms into a large dimension cylinder, 220 meters wide, between the two half shells. The fluid motor is atmospheric air heated by contact with a energy source. The piston is a hot air balloon whose ascent extends over several kilometers using the high troposphere as cooling source. The tare of the balloon is zero or negative due to the use of auxiliary balloons filled with hydrogen of helium. The best efficiency is produced by first part of the ascent made with a constant air quantity and a rising volume and the second part with a constant volume and decreasing quantity of air. Further claims include balloon filling, electrical power generation. balloon ascent and descent, etc.

Description

<B><U>I. PRINCIPES</U></B> GENERAUX La présente invention a pour objectif de contribuer à la lutte contre l'effet de serre. Elle décrit, à titre principal, un nouveau mode de production d'électricité d'origine solaire. Accessoirement, elle peut également contribuer à l'efficacité énergétique de modes de pro duction d'électricité existants (centrales thermiques ou nucléaires), ainsi qu'à la valorisation sous forme électrique d'autres énergies disponibles sous relativement basse température, telles que l'énergie géothermique. <B> <U> I. GENERAL PRINCIPLES The present invention aims to contribute to the fight against the greenhouse effect. It describes, primarily, a new way of producing electricity of solar origin. Incidentally, it can also contribute to the energy efficiency of existing electricity generation methods (thermal or nuclear power plants), as well as to the electrical valorization of other energies available at relatively low temperatures, such as geothermal energy.

<B><U>A. Description des principes utilisés</U></B> <U>1. Nature du</U> fluide <U>moteur</U> En matière d'énergies d'origine solaire (outre l'énergie hydraulique), les pistes les plus explorées sont : la biomasse, l'énergie éolienne, le solaire photovoltaïque, les systèmes à focalisation sphérique ou cylindrique, les bassins solaires. (En matière d'économies d'énergie, on note également un regain d'intérêt pour les dirigeables dans le domaine du fret aérien non urgent - ex : livraison de machines en des lieux difficilement accessibles. Ceci rejoint la présente invention à la fois pour cette fonction, et pour la maîtrise de grandes enveloppes de gaz plus légers que l'air). <B> <U> A. Description of the principles used </ U> </ B> <U> 1. Nature of the </ U> fluid <U> engine </ U> In terms of solar energy (besides hydraulic energy), the most explored tracks are: biomass, wind energy, solar photovoltaic , systems with spherical or cylindrical focus, solar pools. (In terms of energy savings, there is also a renewed interest in airships in the field of non-urgent airfreight - eg delivery of machines to places that are difficult to access. this function, and for controlling large gas shells lighter than air).

L'invention repose sur un autre principe, empruntant à l'éolien et aux bassins solaires. Le capteur d'énergie est, comme pour les systèmes à focalisation, un corps noir exposé au soleil (sans focalisation, car, l'objectif n'étant pas de faire tourner une turbine, il n'est pas nécessaire de dépasser les 100 ), le fluide moteur est, comme pour l'éolien, l'air atmosphérique sec ou humide, et le phénomène permettant de passer de l'un à l'autre est, à titre principal, la loi des gaz parfaits (une augmentation de température provoque, soit une dilatation à pression constante, soit une augmentation de pression à volume constant). The invention is based on another principle, borrowing from wind and solar pools. The energy sensor is, as for focusing systems, a black body exposed to the sun (without focusing, because, since the objective is not to turn a turbine, it is not necessary to exceed 100) , the working fluid is, as for the wind turbine, the atmospheric air dry or wet, and the phenomenon making it possible to pass from one to the other is, mainly, the law of the perfect gases (an increase of temperature causes either a constant pressure expansion or a constant volume pressure increase).

Les turbines à air sont peu utilisées car, pour que l'énergie par m' soit significative et que le débit en m3/s soit important, il faudrait que la pression soit nettement supérieure à la pression atmosphérique, ce qui nécessiterait un effort de compression antagoniste avec l'effet de détente que l'on veut capter. Air turbines are little used because, for the energy per m 'to be significant and the flow in m3 / s is important, it would be necessary that the pressure is significantly higher than the atmospheric pressure, which would require a compression effort antagonistic with the effect of relaxation that we want to capture.

Ces difficultés liées aux turbines n'empêchent cependant pas d'utiliser l'air comme fluide moteur si deux conditions sont réunies : un grand volume et un piston dont la course est longue. <U>2. Utilisation de montgolfières</U> Dans le cas où on dispose même d'un très grand volume et d'un piston avec une très longue course, on peut se contenter d'une très faible différence de pression, telle que celle résultant de la différence de masse volumique de deux colonnes d'air, d'une ou quelques centaines de mètres de hauteur, avec des différences de températures de quelques dizaines de degrés. C'est le cas avec de grandes montgolfières (typiquement plusieurs hm' à plusieurs dizaines djjm', c'est-à-dire plusieurs milliers à dizaines de milliers de tonnes d'air, et une poussée de 1000 à 10 000 t, et une puissance de quelques dizaines de MW pour des vitesses de l'ordre du m/s), remplies d'air chauffé à une température de 50 à 80 , soit par passage dans une verrière tapissée de corps noirs d'une surface de l'ordre du km' et bénéficiant de l'effet de serre des vitres, soit par vaporisation d'eau de 60 à 90 . These difficulties related to turbines do not however prevent the use of air as a driving fluid if two conditions are met: a large volume and a piston whose stroke is long. <U> 2. Use of balloons </ U> In the case where there is even a very large volume and a piston with a very long stroke, one can be satisfied with a very small difference in pressure, such as that resulting from the difference in density of two columns of air, one or several hundred meters high, with temperature differences of a few tens of degrees. This is the case with large balloons (typically several hm 'to several tens djjm', that is to say several thousands to tens of thousands of tons of air, and a thrust of 1000 to 10 000 t, and a power of a few tens of MW for speeds of the order of m / s), filled with air heated to a temperature of 50 to 80, or by passing through a canopy lined with black bodies of a surface of the order of the km 'and benefiting from the greenhouse effect of the windows, or by vaporization of water from 60 to 90.

La course de ces "pistons" est de l'ordre de plusieurs km, c'est-à-dire en fait l'épais seur de la couche troposphérique utile, où la pression atmosphérique n'est pas trop faible. La courbe de température en fonction de la pression, c'est-à-dire de l'altitude, respecte une loi de détente adiabatique, ce qui également le cas de l'atmosphère externe si elle est en équilibre thermique vis-à-vis de la convection. Le rapport de la densité interne à la densité externe évolue de la manière la plus favorable dans le cas où l'atmosphère extérieure est sèche (absence de nuages, par ailleurs utile pour avoir un bon ensoleillement) tandis que l'air de la montgolfière est humide : dans ce cas, on domestique en fait un cumulus artifi ciel, pour en capter la force ascensionnelle. The course of these "pistons" is of the order of several km, that is to say, the thickness of the useful tropospheric layer, where the atmospheric pressure is not too low. The temperature curve as a function of the pressure, ie of the altitude, respects an adiabatic expansion law, which is also the case of the external atmosphere if it is in thermal equilibrium vis-à-vis of convection. The ratio of the internal density to the external density evolves in the most favorable way in the case where the external atmosphere is dry (absence of clouds, otherwise useful to have a good sunshine) while the air of the balloon is wet: in this case, one domesticates in fact a cumulus artificial sky, to capture the ascensional force.

Dans le cas moins favorable où le comportement de l'air interne et de l'air externe est le même, on a déjà une relation identique entre pression et température (PI-r.T7 = cte pour un air sec), donc un rapport de masses volumiques entre l'intérieur et l'extérieur qui reste constant, et une traction vers le haut qui ne décroît que dans la mesure où la masse d'air contenue dans le ballon diminue. In the less favorable case where the behavior of the internal air and the external air is the same, we already have an identical relation between pressure and temperature (PI-r.T7 = coast for a dry air), therefore a ratio of density between the inside and the outside which remains constant, and a pull up which decreases only to the extent that the mass of air contained in the balloon decreases.

En compensant la tare de la montgolfière par des ballons complémentaires, gonflés à l'hélium ou à l'hydrogène (avec ignifugation), la force tractrice peut être égale ou supérieure à la poussée d'Archimède de l'air chaud emprisonné (mais on perd l'équivalent à la redescente - de même, l'effet de la masse des câbles suspendus au ballon s'annule entre la montée et la descente). By offsetting the flare of the hot-air balloon with complementary balloons, inflated with helium or hydrogen (with fireproofing), the tractive force may be equal to or greater than the Archimedes' thrust of trapped hot air (but loses the equivalent to the descent - likewise, the effect of the mass of the cables hanging on the balloon is canceled between the ascent and the descent).

L'optimisation des facteurs de production conduit, dans une première phase de mon tée, à accepter que la montgolfière se dilate sous l'effet de la baisse de pression, puis, dans une seconde phase, à relâcher de l'air chaud, car un volume supplémentaire de montgolfière ne serait pas rentabilisé sur les derniers km. The optimization of the factors of production leads, in a first phase of the day, to accept that the hot air balloon expands under the effect of the pressure drop, then, in a second phase, to release hot air, because an additional volume of ballooning would not be profitable over the last km.

Une production continue d'énergie électrique, et même une puissance constante (ou répondant parfaitement à la demande d'un réseau) est possible si différents ballons se relaient (y compris la nuit grâce au stockage de la chaleur diurne et à la baisse de la température extérieure). Chaque ballon est relié à une ou plusieurs machines à courant continu, fonctionnant en génératrices pour la montée et en moteurs pour la redescente. La conversion de ces courants continus en courant alternatif acceptable par le réseau peut être obtenue par l'intermédiaire d'un ou plusieurs moteurs à courant continu, entraînant un alternateur. Continuous production of electrical power, and even constant power (or perfectly meeting the demand of a network) is possible if different balloons take turns (including at night thanks to the storage of daytime heat and the fall of the outside temperature). Each balloon is connected to one or more DC machines, operating as generators for climbing and as motors for descent. The conversion of these DC currents into AC acceptable by the network can be achieved through one or more DC motors, driving an alternator.

3. Site<U>d'implantation</U> le mieux<U>adapté</U> à la course des montgolfières Comme on l'a vu, il est préférable que l'on aie â l'extérieur de la montgolfière une décroissance de la température avec l'altitude correspondant à la loi du gradient adiabatique sec. Il faut donc chercher à implanter les verrières dans les régions où l'air est sec et où il existe régulièrement des mouvements d'air ayant une composante verticale non nulle. La circulation atmosphérique mondiale étant organisée en cellules de convection, il est donc préférable d'être à la limite de ces cellules, plutôt qu'au milieu, où les mouvements sont essentiellement horizontaux (ce qui pose par ailleurs des problèmes de prise au vent des ballons et des difficultés à les faire revenir au-dessus de leur base de départ). Les zones favorables sont qualifiées de "calmes". 3. Site <U> of implantation </ U> the best <U> adapted </ U> to the hot air balloon race As we have seen, it is preferable that we have outside the balloon a decrease in temperature with the altitude corresponding to the law of the dry adiabatic gradient. We must therefore seek to implant the canopies in areas where the air is dry and where there are regularly air movements with a non-zero vertical component. Since the global atmospheric circulation is organized in convection cells, it is better to be at the edge of these cells, rather than in the middle, where the movements are essentially horizontal (which also raises problems with wind balloons and difficulties in getting them back over their starting base). Favorable areas are called "calm".

Les plus indiqués sont les "calmes subtropicaux", où l'on a à la fois de l'air sec, des besoins en eau douce, de la convection verticale, et peu de convection horizontale. Leur seul inconvénient est d'être surmontés par des courants jets ("jet-streams") aux altitudes desquels (10 000 m et au-dessus) il est exclu que des montgolfières puissent s'aventurer. Les régions les plus favorables sont donc les suivantes : sud de la Méditerranée, Moyen- Orient, Mexique, Australie, Afrique du sud-ouest, certaines régions d'Amérique du Sud. The most indicated are the "subtropical calms", where there is at the same time dry air, needs of fresh water, vertical convection, and little horizontal convection. Their only drawback is to be surmounted by jets currents ("jet-streams") at altitudes of which (10 000 m and above) it is excluded that balloons can venture. The most favorable regions are therefore: southern Mediterranean, Middle East, Mexico, Australia, South West Africa, certain regions of South America.

Le développement de la présente invention peut être envisagé dans ces régions dans la logique économique suivante : il s'agit dans de nombreux cas de pays producteurs de combustibles fossiles. Leur utilisation devra rapidement, compte-tenu de l'effet de serre, être fortement pénalisée (taxe sur le C02, ou tout mécanisme équivalent : permis à polluer échangeable, etc.). L'existence d'une ressource de substitution bien adaptée à ces pays pour rait rendre cette évolution, indispensable mais encore sujette à de difficiles négociations internationales, plus facilement acceptable (l'exportation de cette énergie pourra être facili tée par le développement des piles à combustible). The development of the present invention can be envisaged in these regions in the following economic logic: it is in many cases of fossil fuel producing countries. Their use should quickly, given the greenhouse effect, be heavily penalized (C02 tax, or any equivalent mechanism: permit to pollute exchangeable, etc.). The existence of an alternative resource well adapted to these countries could make this evolution, indispensable but still subject to difficult international negotiations, more easily acceptable (the export of this energy could be facilitated by the development of combustible).

<U>4. Utilisation d'air humide et association de la fonction de dessalement d'eau de mer</U> L'ensemble des conditions technico-économiques requises (zones situées à une distance moyenne de villes assez peuplées, au climat stable et ensoleillé, dans lesquelles le soleil est proche du zénith, et où la valeur du terrain nu est faible), est rempli par un certain nombre de déserts côtiers. II est donc justifié de chercher à associer la fonction de produc tion d'électricité, décrite dans ce qui précède, à la fonction de dessalement d'eau de mer. Ceci peut être réalisé à l'aide de "douches" dans lesquelles de l'eau salée est éva porée dans l'air, fluide moteur, dont on remplit les montgolfières. Ceci accroît en même temps, à volume de montgolfière constant, la production d'électricité, pour diverses raisons dont la plus importante est le fait qu'arrivée à une altitude où le refroidissement conduit à la condensation de l'eau, la montgolfière se transforme en nuage, mais dont les circulations d'air sont bloquées à son sommet et captées par son enveloppe. La chaleur dégagée par cette condensation limite très fortement la diminution de la température avec l'altitude, alors que cette diminution est plus forte à l'extérieur de la montgolfière. Le différentiel de température par rapport à l'extérieur augmente donc, ce qui renforce la poussée d'Archimède de la montgolfière. <U> 4. Use of humid air and combination of the seawater desalination function </ U> All the techno-economic conditions required (areas located at an average distance from fairly populated cities, with a stable and sunny climate, in which the sun is near the zenith, and where the value of the bare land is low), is filled by a number of coastal deserts. It is therefore justified to try to associate the electricity production function, described above, with the desalination function of seawater. This can be achieved by means of "showers" in which salt water is evaporated in the air, a motor fluid, which is filled with hot-air balloons. This increases at the same time, at constant balloon volume, the production of electricity, for various reasons, the most important of which is the fact that arriving at an altitude where the cooling leads to the condensation of water, the balloon is transformed in cloud, but whose air circulation is blocked at the top and captured by its envelope. The heat generated by this condensation greatly limits the decrease of the temperature with the altitude, whereas this decrease is stronger outside the balloon. The temperature differential with respect to the outside therefore increases, which reinforces Archimedes' thrust of the balloon.

La récupération de l'eau douce ainsi condensée peut apporter des recettes complé mentaires de l'ordre de 10 % de l'électricité produite. The recovery of fresh water thus condensed can bring additional revenue of about 10% of the electricity produced.

<U>5. Production de l'eau chaude utilisée</U> Le chauffage de l'air par évaporation d'eau assez chaude (60 à 90 ) est en lui-même une source d'économies. D'assez grandes quantités d'eau à cette température sont en effet souvent disponibles sans être valorisées ou peuvent être produites à bas prix. C'est le cas pour l'eau de refroidissement des centrales électriques thermiques ou nucléaires. Des gise ments géothermiques relativement éloignés des villes peuvent également être valorisés de cette manière. <U> 5. Production of hot water used </ U> The heating of the air by evaporation of rather hot water (60 to 90) is in itself a source of savings. Quite large amounts of water at this temperature are often available without being upgraded or can be produced cheaply. This is the case for the cooling water of thermal or nuclear power plants. Geothermal deposits that are relatively distant from cities can also be valued in this way.

Enfin, la captation de l'énergie solaire peut également se faire, à l'aide d'eau de la même gamme de températures, grâce à la technique des bassins solaires. La couche d'eau à chauffer, de salinité élevée, se trouve au fond d'un bassin ; elle est isolée thermiquement de l'atmosphère par d'autres couches, et notamment, en surface, une couche d'eau froide, qui perd peu de chaleur par évaporation, et peu salée, l'ensemble étant stable par rapport à la pesanteur, et donc anticonvectif La couche d'eau de fond, en accumulant la chaleur, permet un fonctionnement nocturne de l'ensemble. Finally, the capture of solar energy can also be done using water of the same temperature range, thanks to the technique of solar pools. The layer of water to be heated, of high salinity, is at the bottom of a basin; it is thermally insulated from the atmosphere by other layers, including, on the surface, a layer of cold water, which loses little heat by evaporation, and low salt, all being stable relative to gravity, and therefore anticonvective The bottom water layer, accumulating heat, allows a night operation of the whole.

L'invention pourrait être considérée comme une variante des bassins solaires. Les différences sont cependant importantes, et résultent du fait que de nombreux cycles, souvent fermés, sont fortement modifiés et fréquemment transformés en cycles ouverts. The invention could be considered as a variant of solar pools. The differences are important, however, and result from the fact that many cycles, often closed, are strongly modified and frequently transformed into open cycles.

Dans les bassins solaires classiques, l'eau chaude du fond du bassin cède sa chaleur dans un échangeur. Ici, on peut utiliser sa propre vaporisation pour remplir cette fonction, avec sans doute un meilleur rendement. Le fluide moteur des bassins solaires effectue également un cycle fermé (ce peut être de l'eau sous une pression inférieure à une atmosphère, ou tout autre fluide bouillant à moins de 100 C), imposé par l'existence de la turbine. Ici, le fluide moteur est l'air de la montgolfière, qui est relâché à haute altitude (à une température qui joue le rôle de source froide bien froide), l'eau douce étant seule récupérée. <U>6. Vaporisation Préalable de l'ea</U>u â volume constant Les principales caractéristiques décrites ci-dessus (utilisation de l'eau comme fluide caloporteur et de l'air saturé en vapeur d'eau comme fluide moteur ; sans turbine ; à l'aide de dispositifs de grandes dimensions, notamment de grandes enveloppes de gaz ; fonction nant dans des déserts côtiers ; sous assez faible pression ; à des vitesses limitées ; à partir d'une source chaude d'assez basse température, mais utilisant une source froide plus froide que ce qui est habituellement le cas ; et produisant finalement une puissance importante et de l'eau douce en quantité non négligeable) se retrouvent dans le dispositif complémentaire suivant Le fluide moteur est là encore l'air, mais, de manière à améliorer le rendement, on peut le récolter à la fin de la nuit, à l'heure la plus froide (et qui est effectivement très froide dans les déserts), et le stocker pour la journée sous des "couvertures" réfléchissant le rayonnement solaire et qui, soit ferment des réservoirs naturels (gorges, cirques, ... ), soit se déforment en dôme comme les bâches utilisées pour l'ensilage vert, mais avec ici des dimensions qui peuvent aller jusqu'au dixième de km'. In conventional solar pools, hot water from the bottom of the basin gives up heat in a heat exchanger. Here, one can use its own vaporization to fulfill this function, with probably a better performance. The driving fluid of the solar pools also performs a closed cycle (it may be water under a pressure less than one atmosphere, or any other fluid boiling less than 100 C), imposed by the existence of the turbine. Here, the driving fluid is the air of the balloon, which is released at high altitude (at a temperature that plays the role of cold well cold), the fresh water being recovered alone. <U> 6. Prior vaporization of the water at constant volume The main characteristics described above (use of water as heat transfer fluid and air saturated with water vapor as the driving fluid, without turbine; using large devices, including large gas envelopes, operating in coastal deserts, at relatively low pressure, at limited speeds, from a low-temperature hot source, but using a cold source colder than usual, and finally producing significant power and fresh water in significant quantity) are found in the following complementary device The motor fluid is again the air, but, so as to improve the yield can be harvested at the end of the night, at the coldest hour (and which is indeed very cold in the deserts), and store it for the day under "covers" reflective the solar radiation and which either close natural reservoirs (gorges, cirques, ...), or deform in dome like tarpaulins used for green silage, but here with dimensions that can go up to the tenth of km.

Une "usine à air" est constituée de locaux capables de résister à des différences de pression de l'ordre d'1/2 atmosphère et équipés d'un piston de grande taille (plusieurs cen taines de m2) à chacune de leurs deux extrémités. Un de ces pistons, qui n'aura à travailler que sous des différences de pression limitées, et qui peut donc être mû par un procédé banal (vérins pneumatiques ou hydrauliques, étanchéité assurée par des soufflets) permet l'admission et l'échappement, toutes les minutes environ, par dizaines de milliers de m', de l'air, fluide moteur. An "air plant" consists of rooms capable of withstanding pressure differences of the order of 1/2 atmosphere and equipped with a large piston (several hundred m2) at each of their two ends. . One of these pistons, which will work only under limited pressure differences, and can therefore be driven by a commonplace process (pneumatic or hydraulic cylinders, sealing provided by bellows) allows admission and exhaust, every minute or so, in tens of thousands of meters, air, motor fluid.

Cet air, initialement froid (;e 0 C) et/ou précomprimé par le retour du piston moteur, est chauffé comme au point n 4 ci-dessus (douches à eau chaude), de telle sorte que, sa température s'élevant approximativement à 60 C, il atteint une pression de l'ordre de 1,2 atmosphère, à laquelle s'ajoute la pression de vapeur saturante de l'eau (0,1 à 0,2 atm). Il peut alors se détendre, en une grosse fraction de minute, en poussant le piston moteur avec une force se mesurant en 107 N sur une course de quelques dizaines de mètres. On retrouve une puissance de l'ordre d'une à quelques dizaines de MW. This air, initially cold (; e 0 C) and / or precompressed by the return of the engine piston, is heated as in point n 4 above (hot water showers), so that its temperature rising approximately at 60 ° C., it reaches a pressure of the order of 1.2 atmospheres, to which is added the saturation vapor pressure of the water (0.1 to 0.2 atm). It can then relax, in a big fraction of a minute, by pushing the piston engine with a force measuring in 107 N on a run of a few tens of meters. We find a power of the order of one to several tens of MW.

Cette puissance est produite en continu dès lors que l'on a plusieurs "cylindres" ain si équipés de pistons, et qui travaillent à tour de rôle. En coordonnant ces cylindres et en collectant ces puissances d'une manière analogue à celle qui est mise en oeuvre pour les moteurs thermiques à deux ou quatre temps ("moteurs à explosion"), on obtient un seul mouvement circulaire à peu près uniforme, entraînant de manière régulière un seul générateur électrique (ou trois machines : génératrice à courant continu, moteur à courant continu, alternateur, si l'on souhaite une qualité optimale d'alimentation d'un réseau). This power is continuously produced when there are several "cylinders" so equipped with pistons, and who work in turn. By coordinating these cylinders and collecting these powers in a manner analogous to that used for two- or four-stroke combustion engines ("spark-ignition engines"), a single, roughly uniform circular movement is obtained, resulting in regularly a single electrical generator (or three machines: DC generator, DC motor, alternator, if you want an optimal power supply network).

L'air humide ayant ainsi subi une détente d'environ 1,4 atm à 1 atm, sans avoir perdu beaucoup de sa vapeur d'eau, il est disponible pour alimenter les montgolfières, et se détendre ainsi de 1 à 0,5 atm. Les "usines à air" s'intercalent ainsi, pratiquement sans inci dence sur la suite des événements, entre la gestion de l'eau chaude et celle du "cumulus artificiel", en apportant un gain en puissance électrique. The humid air has thus undergone a relaxation of about 1.4 atm at 1 atm, without having lost much of its water vapor, it is available to feed the balloons, and to relax thus from 1 to 0.5 atm . The "air factories" are thus intercalated, practically without incident on the sequence of events, between the management of hot water and that of the "artificial cumulus", by bringing a gain in electrical power.

<U>7. Rendement</U> thermodynamique <U>et</U> économique Bien que le fluide moteur exécute un cycle ouvert, le rendement de la montgolfière n'est pas sans relation avec celui d'un cycle de Carnot, à condition qu'il ne soit pas calculé en prenant comme source froide l'air ambiant, mais l'air de haute altitude dans lequel la montgolfière se vide. Ce rendement est donc à peu près proportionnel à l'altitude maximale atteinte. Avec un air sec et une altitude maximale égale à 2/3 du zo de l'équation du gra dient adiabatique sec, soit 5760 m, on obtient en théorie un rendement thermodynamique proche de 18 %. <U> 7. Economic <U> and </ U> Thermodynamic Efficiency </ U> Although the working fluid performs an open cycle, the balloon performance is not unrelated to that of a Carnot cycle, provided that it is not calculated by taking the ambient air as a cold source, but the high altitude air in which the balloon empties. This yield is therefore approximately proportional to the maximum altitude reached. With a dry air and a maximum altitude equal to 2/3 of the zo of the dry adiabatic grading equation, ie 5760 m, theoretically a thermodynamic yield close to 18% is obtained.

L'utilisation d'air humide permet d'obtenir, à volume de montgolfière inchangé, une puissance plus élevée même si la température de départ est inférieure ; par contre, le rendement global est inférieur du fait de la faible valorisation d'une partie de la chaleur latente de vaporisation, mais ceci se compense avec le coût bien inférieur de la captation de la chaleur du soleil par un bassin solaire, par rapport à des verrières. Cette perte de chaleur latente est moindre avec l' "usine à air" fonctionnant avec une réserve d'air nocturne, ce qui permet de rajouter une puissance de l'ordre d'un tiers de celle de la montgolfière. The use of moist air makes it possible to obtain, at unchanged balloon volume, a higher power even if the starting temperature is lower; on the other hand, the overall yield is lower because of the low recovery of part of the latent heat of vaporization, but this is offset by the much lower cost of capturing the heat of the sun by a solar pool, compared to canopies. This latent heat loss is less with the "air plant" operating with a night air reserve, which allows to add a power of about one third of that of the balloon.

Un rendement final de l'ordre de la moitié des chiffres ci-dessus (compte tenu des pertes thermiques au moment du chauffage de l'air ou de l'eau par le soleil) serait inférieur à ce qu'on obtient avec des cellules photovoltaïques ou les systèmes à focalisation cylin drique, mais, sur des sites où la surface au sol est loin d'être la ressource la plus rare, ce critère n'est pas essentiel. L'important est surtout d'obtenir le coût en capital du kW.,., le plus faible, et, objectif ultime, un coût (amortissement du capital et coût de fonctionne ment) compétitif avec çelui des énergies fossiles, une fois leurs coûts externes correctement internalisés (taxe sur le C02). A final yield of the order of half of the above figures (considering the thermal losses at the time of heating of the air or water by the sun) would be lower than that obtained with photovoltaic cells. or systems with cylindrical focus, but on sites where the ground surface is far from being the rarest resource, this criterion is not essential. The important thing is to obtain the lowest capital cost of the kW., And the ultimate objective, a cost (capital depreciation and operating cost) competitive with that of fossil fuels, once their costs properly internalized external taxes (C02 tax).

<B><U>B. Comparaison avec les techniques concurrentes</U></B> Par rapport au photovoltaïque, l'avantage peut résider dans le fait que le m2 (et donc le km2), d'une part de verrière (avec ses fondations, sa structure, ses bassins d'eau pour le stockage de chaleur, et sa "peinture noire") ou a fortiori de bassin solaire, et d'autre part d'enveloppe de montgolfière (la surface de toile est inférieure à celle de capteur de rayonne ment) coûte nettement moins cher que le m2 de silicium, monocristallin, polycristallin ou amorphe, découpé en tranches fines et dopé. Il y a en fait complémentarité : le photovol taïque, divisible à l'infini sans perte d'économies d'échelle, a son avenir dans la production autonome d'électricité dans des endroits difficilement connectables au réseau ; le système décrit ici est, par nature, une énergie centralisée. Les systèmes à focalisation des rayons solaires comportent deux variantes. La focalisation sphérique n'a pour but que d'obtenir des températures très élevées, pour des utilisations de haute technologie. La focalisation cylindrique permet de chauffer de l'eau pour la transformer en vapeur de pression assez élevée, bien adaptée à l'alimentation d'un couple turbine - alternateur. Leur coût au km' est cependant élevé, d'une part à cause de la nécessité de miroirs de bonne qualité, et du fait que l'on doit gérer des circulations de fluide dans environ 1 m de tuyauterie par mètre linéaire de miroir cylindrique, soit de l'ordre de 100 km de tuyau par km2. Ici, il y a simplement de grandes circulations d'air ou d'eau, à travers des structures beaucoup moins ramifiées. <B> <U> B. Comparison with competing techniques </ U> </ B> Compared to photovoltaics, the advantage can lie in the fact that the m2 (and therefore the km2), on the one hand canopy (with its foundations, its structure, its basins of water for the storage of heat, and its "black paint") or a fortiori of solar basin, and secondly of hot air balloon envelope (the surface of canvas is lower than that of radiation sensor) cost significantly less than the m2 of silicon, monocrystalline, polycrystalline or amorphous, cut into thin slices and doped. In fact, there is complementarity: photovoltaic photovoltaics, infinitely divisible without loss of economies of scale, has its future in the autonomous production of electricity in places that are difficult to connect to the grid; the system described here is, by nature, a centralized energy. Solar ray focusing systems have two variants. The aim of spherical focusing is to obtain very high temperatures for high-tech applications. The cylindrical focussing makes it possible to heat water to transform it into a fairly high pressure steam, which is well suited to supplying a turbine - alternator pair. Their cost per km 'is however high, on the one hand because of the need for good quality mirrors, and the fact that one must manage fluid circulations in about 1 m of piping per linear meter of cylindrical mirror, about 100 km of pipe per km2. Here, there are simply large circulations of air or water, through much less ramified structures.

Les "bassins solaires", mis à contribution pour la présente invention, ont la même logique de surface au sol importante, compensant l'obtention de chaleur à relativement basse température, et cherchant à obtenir un coût du kW installé plus faible que pour les systèmes à focalisation et haute température. Leurs développements actuels sont soit le chauffage urbain, ce qui est parfaitement rationnel, soit la production d'électricité avec turbine. La particularité de l'invention est d'aller au bout de sa logique, en abandonnant l'idée de faire travailler une turbine, c'est-à-dire un passage étroit et également limité longi tudinalement, nécessitant des vitesses et des densités élevées peu compatibles avec l'utilisa tion de chaleur basse température. Les mêmes remarques valent pour l'utilisation de l'éner gie des mers (systèmes fonctionnant entre la température de surface, de l'ordre de 25 C, et celle du fond des océans, inférieure de 20 ). The "solar pools", put to use for the present invention, have the same logic of large floor area, compensating for obtaining heat at relatively low temperature, and seeking to obtain a cost per installed kW lower than for systems focusing and high temperature. Their current developments are either district heating, which is perfectly rational, or the production of electricity with turbine. The particularity of the invention is to go to the end of its logic, giving up the idea of working a turbine, that is to say a narrow passage and also limited longitudinally, requiring speeds and high densities not very compatible with the use of low temperature heat. The same remarks apply to the use of the energy of the seas (systems operating between the surface temperature, of the order of 25 C, and that of the bottom of the oceans, lower than 20).

Enfin, par rapport à l'éolien, l'avantage est une captation beaucoup plus systéma tique de la puissance éolienne, à sa source même. De plus, les éoliennes fonctionnant surtout par temps agité, et le système proposé ici par temps ensoleillé et calme, il y a plus complémentarité que compétition entre ces deux modes de valorisation de l'énergie solaire. <B><U>II. PRODUCTION</U></B> D'ELECTRICITE <B><U>ET</U></B> EVENTUELLEMENT <B><U>D'EAU DOUCE A</U></B> <B><U>LAIDE DE</U></B> MONTGOLFIERES <B><U>A. Structure des montgolfières</U></B> <U>1. Objectifs à atteindre</U> Compte tenu des tensions auxquelles elle doit être soumise en tant que ballon captif exerçant une forte traction à la montée et redescendant à vide, de l'objectif théorique d'un fonctionnement par presque tous les temps, de la longue durée pendant laquelle elle doit être amortie, et surtout de ses dimensions, la montgolfière nécessite qu'une attention toute particulière soit portée à sa structure, à sa prise au vent, à son montage et à sa maintenance. La toile risque d'être soumise à des efforts particuliers, en ses différents points d'ancrage, si elle "claque" au vent. Il faut donc d'une part trouver une forme, surtout une fois vidée, qui évite de tels claquements, et d'autre part bien répartir les efforts (la traction elle-même étant au maximum réservée aux câbles tracteurs, ou de préférence à des sangles -<B>CE</B> infra) sur les pourtours de chaque pièce (si on veut une montgolfière démontable), tout en créant des structures dissipatrices permettant d'amortir les chocs et oscillations susceptibles d'engendrer des résonances. Finally, compared with wind power, the advantage is a much more systematic capture of wind power at its source. In addition, wind turbines operating especially in rough weather, and the system proposed here in sunny weather and calm, there is more complementarity than competition between these two modes of development of solar energy. <B> <U> II. PRODUCTION </ U> </ B> OF ELECTRICITY <B> <U> AND </ U> </ B> </ B> <B> <U> OF FRESHWATER </ U> </ B> <B> <U> LAID OF </ U> </ B> MONTGOLFIERES <B> <U> A. Balloon Structure </ U> </ B> <U> 1. Objectives to achieve </ U> Given the voltages to which it must be subjected as a captive balloon exerting a strong pull up and down empty, the theoretical goal of operation by almost all times, the long duration during which it must be damped, and especially of its dimensions, hot air balloon requires that particular attention be paid to its structure, its catch with the wind, its assembly and its maintenance. The canvas may be subject to special efforts at its various anchor points, if it "slaps" in the wind. It is therefore necessary on the one hand to find a shape, especially when emptied, which avoids such slamming, and on the other hand to distribute the forces (the traction itself being at the maximum reserved for towing cables, or preferably for straps - <B> CE </ B> infra) on the perimeters of each piece (if you want a removable balloon), while creating dissipative structures to dampen shocks and oscillations likely to generate resonances.

La recherche générale d'un bon rendement énergétique et financier (ce qui nécessite la plus grande continuité possible dans la production), et la difficulté à prévoir des comportements dynamiques dans des situations mal connues, conduiront logiquement à s'approcher des limites de rupture, notamment sur les prototypes. Compte tenu des coûts importants des matériaux mis en oeuvre et de l'imperfection d'une gestion par réparations (qui laissent subsister des points de faiblesse), ces ruptures doivent se produire au niveau de l'assemblage des différentes pièces. Comme la fixation d'une chaussure sur un ski, cet assemblage doit à la fois bien tenir dans des conditions normales d'utilisation, et, en cas d'efforts excessifs, céder de manière réversible pour protéger les autres éléments dont la rupture serait irréversible. De plus, il doit pouvoir être libéré sans grand effort par une action que seul l'utilisateur peut provoquer. The general search for a good energy and financial performance (which requires the greatest possible continuity in production), and the difficulty of predicting dynamic behaviors in unfamiliar situations, will logically lead to approaching the limits of rupture, especially on prototypes. Given the significant costs of the materials used and the imperfection of repair management (which leaves weak points of weakness), these breaks must occur at the assembly of the different parts. Like the attachment of a boot on a ski, this assembly must at the same time hold well under normal conditions of use, and, in case of excessive efforts, yield in a reversible way to protect the other elements whose rupture would be irreversible. . In addition, it must be released without great effort by an action that only the user can cause.

Enfin, toujours dans la perspective de réalisation de prototypes, la construction par éléments modulaires peut permettre de réutiliser les éléments d'un petit prototype, pour en construire un plus gros. Finally, still in the perspective of prototyping, the construction by modular elements can allow to reuse the elements of a small prototype, to build a larger one.

<U>2. Choix d'une</U> structure <U>relativement rigide mais légère</U> Après avoir vidé la montgolfière de son air chaud et sauf à la regonfler (au sommet puis au fur et à mesure de sa descente) d'air à peu près identique à celui présent dans l'atmosphère voisine, ce qui nécessite un dispositif d'introduction et de mise sous pression d'air, le fait de la redescendre pose le problème d'une enveloppe flottant et claquant au vent, ce qui, comme pour les voiles d'un bateau, accélère le vieillissement de la toile. <U> 2. Choosing a </ U> structure <U> relatively rigid but light </ U> After emptying the hot air balloon of its hot air and except to inflate it (at the top and then as it descends) air approximately the same as that present in the neighboring atmosphere, which requires a device for introduction and pressurization of air, the fact of going down again poses the problem of a floating envelope and flapping in the wind, which , as for the sails of a boat, accelerates the aging of the canvas.

Il faut donc que, même dégonflée, la montgolfière présente une enveloppe extérieu re à peu près tendue et, si possible, légèrement convexe. It is therefore necessary that, even deflated, the hot-air balloon presents an outer envelope approximately taut and, if possible, slightly convex.

Ceci est possible si elle est constituée autour de 2 armatures circulaires délimitant un cylindre vertical (éventuellement un peu ventru, avec un tissu extensible sous l'effet de la pression de l'air chaud). Le vidage consistera ainsi à rapprocher ces deux armatures, et les enveloppes latérales se replieront, de préférence sans se déplacer complètement vers le centre de la montgolfière, mais en formant au contraire des plis d'une dizaine de mètres de large entre ces deux armatures. Des amorces d'ondulation pourront être imposées à la toile, par exemple sous forme de boudins horizontaux très extensibles, remplis d'hélium, fixés à l'enveloppe (côté interne) de telle manière qu'ils lui imposent une partie de leur courbure ; leur rôle serait également d'éviter la fatigue du tissu par pliage, au niveau de ces ondula- tions en position repliée. Egalement dans le but d'inciter le tissu à se replier dans la position souhaitée, les fuseaux pourront être de largeur légèrement variable. Ainsi, les endroits les plus étroits, qui seront légèrement sous tension, auront tendance à se replier en premier vers l'intérieur du ballon, tandis que les passages les plus larges, qui coïncideront avec la présence des boudins d'hélium, resteront naturellement du côté externe, leur courbure dirigée vers l'intérieur (c fig. 1 et 1 bis). This is possible if it is constituted around 2 circular armatures delimiting a vertical cylinder (possibly a little big-bellied, with an extensible fabric under the effect of the pressure of the hot air). The dump will consist in bringing these two frames together, and the lateral envelopes will fold, preferably without moving completely towards the center of the balloon, but instead forming folds of about ten meters wide between these two frames. Corrugation primers may be imposed on the fabric, for example in the form of very extensible horizontal beads, filled with helium, fixed to the envelope (inner side) in such a way that they impose on it a part of their curvature; their role would also be to avoid tissue fatigue by folding, at the level of these corrugations in the folded position. Also in order to encourage the fabric to fold in the desired position, the spindles may be slightly variable width. Thus, the narrower places, which will be slightly under tension, will tend to fold first towards the inside of the balloon, whereas the widest passages, which will coincide with the presence of the helium rods, will naturally remain the outer side, their curvature directed inwards (Figs 1 and 1a).

Une fois dégonflée, la montgolfière présentera des surfaces supérieure et inférieure (disques) à peu près identiques à ce qu'elles sont en position gonflée, et un bord extérieur constitué de la réunion des armatures initialement situées sur les deux arêtes du cylindres. Convenablement biseautées, ces armatures permettront à la montgolfière d'offrir une prise au vent latéral assez faible, son comportement étant alors intermédiaire entre ceux d'un dirigeable, de la voilure d'un gros bateau à voile remontant face au vent, et d'une aile d'un gros avion. Ceci permet d'envisager, compte tenu du nombre de commandes disponibles (une par sangle), un fonctionnement même par vent relativement intense. Once deflated, the hot-air balloon will have upper and lower surfaces (disks) approximately identical to their inflated position, and an outer edge consisting of the joining of the armatures initially located on the two ridges of the cylinders. Properly beveled, these frames will allow the hot air balloon to offer a grip on the side wind quite weak, its behavior then being intermediate between those of an airship, the wing of a large sailing boat back to the wind, and a wing of a big plane. This allows to consider, given the number of available commands (one per strap), a functioning even in relatively intense wind.

Ces armatures circulaires pourront être renforcées par trois à six rayons, notamment sur la face supérieure, au centre de laquelle est prévu un dispositif de contrôle des sorties d'air par le sommet de la montgolfière. Elles ne devraient, en fonctionnement normal, être soumises qu'à de faibles contraintes, la principale d'entre elles étant une force de compres sion à peu près constante sur toute leur circonférence. Elles seront aisément montables et démontables, compte tenu de leurs caractéristiques développées ci-dessous. These circular reinforcements may be reinforced by three to six radii, especially on the upper face, in the center of which is provided a device for controlling the air outlets from the top of the balloon. They should, in normal operation, be subjected only to small stresses, the principal one being a compressive force which is almost constant over their entire circumference. They will be easily assembled and dismountable, given their characteristics developed below.

S'il s'avère très utile que la toile des faces supérieure et inférieure soit convexe, en dépit de la compression de l'air résiduel au cours de la redescente, les gaz auxiliaires (H2 ou He) pourront être répartis dans des lentilles de tissu sous tension (la face interne étant la plus tendue), capables de conserver un profil aérodynamique même en perdant une partie de leur volume. If it proves very useful that the web of the upper and lower faces is convex, despite the compression of the residual air during the descent, the auxiliary gases (H2 or He) can be distributed in contact lenses. fabric under tension (the internal face being the most tense), able to maintain an aerodynamic profile even losing part of their volume.

<U>3. Constitution des briques solides</U> Chaque élément de ces armatures sera un arc de cercle dont les extrémités seront des faces radiales (donc non parallèles) contribuant à la stabilité de l'ensemble comme le font les pierres d'une voûte et notamment la clé de voûte. Les principales contraintes seront donc, à titre principal, une contrainte de compression dans le sens de la longueur de cet élément, et, à titre secondaire, des contraintes de décrochement (notamment d'éjection vers l'extérieur) au niveau des liaisons avec les éléments adjacents. La meilleure stabilité sera obtenue si on a une régularité des concordances entre ces éléments solides démontables, les éléments textiles démontables (point suivant) et les sangles (ou câbles) tractrices. <U> 3. Constitution of the solid bricks </ U> Each element of these reinforcements will be an arc of circle whose extremities will be radial faces (thus not parallel) contributing to the stability of the whole as do the stones of a vault and in particular the keystone. The main constraints will therefore be, as a main principle, a compressive stress in the direction of the length of this element, and, on a secondary basis, stresses of recess (in particular of ejection towards the outside) at the level of the connections with the elements. adjacent elements. The best stability will be obtained if there is a regularity of the concordances between these removable solid elements, the removable textile elements (next point) and the straps (or cables) tractors.

Chaque élément pourra donc avoir une largeur et une épaisseur de 5 à 20 mètres, et une longueur deux à trois fois supérieure. Compte tenu de ces dimensions, des faibles contraintes subies, et du fait qu'il est de toute manière prévu d'alléger l'ensemble de la montgolfière en utilisant de l'hélium ou de l'hydrogène, on peut envisager que ces éléments (structure interne + enveloppe, résistant à ou accompagnant la baisse de pression de l'air environnant, et permettant de remplir le reste du volume de gaz léger) soient quasiment aussi légers que l'air au sol, ce qui serait un avantage considérable pour leur manipulation, et autoriserait du même fait le recours aux plus grandes dimensions qui, en retour, permet tent d'obtenir les mêmes performances mécaniques avec une masse volumique moyenne encore plus faible. Each element can have a width and thickness of 5 to 20 meters, and a length two to three times greater. Given these dimensions, the small stresses undergone, and the fact that it is in any case planned to lighten the whole of the balloon using helium or hydrogen, it is conceivable that these elements ( internal structure + envelope, resistant to or accompanying the pressure drop of the surrounding air, and to fill the rest of the volume of light gas) are almost as light as the air on the ground, which would be a considerable advantage for their manipulation, and would also allow the use of larger dimensions which, in turn, allows to achieve the same mechanical performance with an even lower average density.

Ainsi, un élément à section à peu près triangulaire (car le profil de l'armature doit présenter un biseau aérodynamique), de 20 x 20 x 50 m permet d'utiliser près de 12 tonnes de matière solide. Dans ces conditions, un résultat relativement rigide et résistant semble pouvoir être obtenu, avec deux options : une structure fortement triangulée (assemblage triangulé d'éléments eux-mêmes triangulés, etc.) en matériau résistant et léger (duralumin, fibre de carbone, etc.) ; on peut également imaginer d'utiliser une structure beaucoup plus massive, réalisée dans un matériau tel que le polystyrène expansé, où l'air serait remplacé par l'hélium ou même l'hydrogène (substituer de l'hydrogène à de l'air - à moins que le polystyrène expansé normal soit réalisé à l'aide d'azote - revient à ajouter un combustible mais à retirer un comburant ; il n'est pas certain que le résultat soit considérablement plus inflammable ; on peut aussi envisager, pour des raisons d'économies, un coeur en polysty rène à l'hydrogène, entouré d'une couche de polystyrène à l'hélium). Thus, an element with approximately triangular section (because the profile of the frame must have an aerodynamic bevel), 20 x 20 x 50 m allows to use nearly 12 tons of solid material. Under these conditions, a relatively rigid and resistant result seems to be possible, with two options: a strongly triangulated structure (triangulated assembly of elements themselves triangulated, etc.) in resistant and lightweight material (duralumin, carbon fiber, etc. .); we can also imagine using a much more massive structure, made of a material such as expanded polystyrene, where the air would be replaced by helium or even hydrogen (substitute hydrogen for air - unless the normal expanded polystyrene is made with nitrogen - that is to add a fuel but to remove an oxidant, it is not certain that the result is considerably more flammable, it can also be considered, for reasons savings, a polystyrene core with hydrogen, surrounded by a layer of polystyrene with helium).

Les techniques proposées ici peuvent d'ailleurs intéresser l'industrie, renaissante, du dirigeable. The techniques proposed here may also interest the industry, renaissant, airship.

L'assemblage des différentes briques entre elles peut se faire par tout moyen qui respecte l'analogie avec les fixations de ski, exposée plus haut. Il est cependant nécessaire de respecter l'enveloppe étanche de chaque élément. Un procédé de clipage par clavette (sur tube mais sans contact direct avec lui) est par exemple envisageable. On peut égale ment utiliser le principe des ventouses, développé ci-dessous. The assembly of the different bricks between them can be done by any means that respects the analogy with ski bindings, exposed above. It is however necessary to respect the waterproof envelope of each element. A clip clipping method (tube but without direct contact with him) is for example possible. One can also use the principle of suction cups, developed below.

<U>4. Assemblage des textiles</U> La concentration des contraintes subies par les textiles, et donc des risques de rup ture, au niveau de toute discontinuité dans une pièce de tissu, notamment à leurs extrémités mais aussi à l'endroit des coutures, milite pour la fabrication de grandes pièces. Leur taille ne peut cependant être celle de la montgolfière elle-même. Il semble là aussi nécessaire de prévoir une structure en éléments démontables, avec des fixations dont la limite de rupture est élevée mais inférieure à celle de la toile elle-même. <U> 4. Textile assembly </ U> The concentration of the stresses on textiles, and hence the risk of breakage, at the level of any discontinuity in a piece of fabric, particularly at their ends but also at the seams, argues for the manufacture of large pieces. Their size can not be that of the balloon itself. It also seems necessary to provide a structure in removable elements, with fasteners whose breaking point is high but lower than that of the canvas itself.

Des fixations par Velcro peuvent remplir ces conditions, mais ne satisfont pas au dernier critère posé au point 1<I>("elles doivent pouvoir</I> être <I>libérées sans</I> grand <I>effort par</I> <I>une action que seul l'utilisateur peut provoquer").</I> Une adaptation du principe des fermetu res à glissière satisfait ce critère, mais il devra être vérifié qu'elle satisfait aussi celui d'une rupture réversible, avec une valeur de rupture élevée et stable dans le temps. A défaut, une solution pourrait être celle d'une fixation par des ventouses linéaires (même fonctionne- ment et même schéma en coupe qu'une ventouse circulaire, mais symétrie par translation au lieu de symétrie par rotation). Velcro fasteners may fulfill these conditions, but do not meet the last criterion in 1 <I> ("they must be able <I> to be <I> released without </ I> great <I> effort </ I> I> <I> an action that only the user can cause "). </ I> An adaptation of the zipper principle satisfies this criterion, but it must be verified that it also satisfies that of a reversible fracture. , with a high breaking value and stable over time. Failing this, a solution could be that of fixing by linear suction cups (same function and same sectional pattern as a circular suction cup, but symmetry by translation instead of symmetry by rotation).

Une telle liaison pourrait être complétée par des baguettes semi-rigides, fixées à la toile, et munies d'aimants, d'une rémanence suffisante, qui assureraient, par temps normal, une façade totalement lisse. En cas de rafale de vent, ces aimants céderaient, puis la liaison se reformerait spontanément, comme quand on sépare une double hélice d'ADN. Ce dispo sitif contribuerait ainsi, d'une part à réduire quasiment à néant la fatigue en fonctionnement normal de la ligne de glissières ou de ventouses et des coutures associées, d'autre part à la dissipation d'énergie en cas de fortes turbulences sur l'enveloppe textile. Such a connection could be completed by semi-rigid rods, fixed to the canvas, and provided with magnets, sufficient remanence, which would ensure, in normal weather, a completely smooth facade. In the event of a gust of wind, these magnets would give in, then the bond would reform spontaneously, as when separating a double helix of DNA. This device would thus help, on the one hand, to reduce to almost nothing the fatigue in normal operation of the line of slides or suction cups and associated seams, on the other hand to the dissipation of energy in the event of severe turbulence on the textile envelope.

Le même principe pourrait être utilisé pour gérer la période délicate du gonflage de la montgolfière, où elle se trouve dans un état intermédiaire entre ses états gonflé et dégon flé, et où elle ne bénéficie des protections contre le vent d'aucun de ses deux états. Le repliage de l'enveloppe selon les ondulations décrites plus haut pourrait être maintenu par des lignes aimantées, qui ne céderaient qu'une par une, et seulement quand la pression interne de l'enveloppe serait suffisante. A aucun moment, la montgolfière ne présenterait le spectacle d'une enveloppe textile laissée à elle-même. The same principle could be used to manage the delicate period of inflation of the balloon, where it is in an intermediate state between its inflated and deflated states, and where it does not benefit from the wind protections of either of its two states. . The folding of the envelope according to the undulations described above could be maintained by magnetic lines, which would yield only one by one, and only when the internal pressure of the envelope would be sufficient. At no time, the balloon would present the spectacle of a textile envelope left to itself.

Les structures décrites ci-dessus ayant une masse linéaire assez importante, source de déformations de la toile (notamment celles en position verticale), cette masse pourra être compensée par la poussée d'Archiméde d'un boudin expansible rempli d'hélium. The structures described above having a fairly large linear mass, source of deformations of the fabric (in particular those in vertical position), this mass can be compensated by the Archimedean thrust of an expandable coil filled with helium.

L'ensemble de ces dispositifs constituant un facteur de coût important, les dimensions des pièces de tissu devront rester aussi grandes que possible compte tenu des contraintes de montage et de démontage. As all these devices constitute a significant cost factor, the dimensions of the pieces of fabric will have to remain as large as possible taking into account the constraints of assembly and disassembly.

<U>5.</U> Appendice <U>inférieur à utiliser par vent faible</U> Le coût de la montgolfière résultant en grande partie des dispositifs ci-dessus, qui sont principalement destinés à assurer sa longévité en dépit de l'action du vent, il est permis de se demander si l'on pourrait avoir deux configurations possibles, l'une à coût relative ment élevé et assurant la quasi-continuité du service public de fourniture d'électricité, et l'autre fonctionnant seulement par temps stable mais produisant de la puissance moins chère. <U> 5. </ U> Lower <U> Appendix to Use in Weak Wind </ U> The cost of hot air balloon resulting largely from the above devices, which are primarily intended to ensure its longevity in spite of the the action of the wind, one wonders if one could have two possible configurations, one with a relatively high cost and ensuring the quasi-continuity of the public electricity supply service, and the other operating only in stable weather but producing less expensive power.

La réponse est positive. Le "noyau dur" de la montgolfière est constitué par les deux armatures circulaires décrites plus haut, ainsi que par l'enveloppe textile en cylindre qui les rejoint et qui se replie entre elles ; lui seul peut fonctionner par temps venteux. Par contre, par temps stable, rien n'interdit de déployer sous la montgolfière une large jupe de tissu peu coûteux et peu travaillé, qui accroît notablement son volume. Ce n'est pas lui qui sera sou mis aux efforts les plus importants, mais le sommet de la montgolfière, dont la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur est proportionnel à la différence de densité et à la hauteur de colonne d'air, depuis le niveau où les pressions sont égales (c'est-à-dire la base de cette jupe) jusqu'au sommet. The answer is positive. The "hard core" of the hot-air balloon consists of the two circular frames described above, as well as the textile casing in cylinder which joins them and which folds between them; it alone can work in windy weather. On the other hand, in stable weather, nothing forbids deploying under the hot-air balloon a wide skirt of inexpensive and little worked fabric, which considerably increases its volume. It is not he who will be subjected to the most important efforts, but the summit of the hot-air balloon, whose pressure difference between the inside and the outside is proportional to the difference in density and to the height of the column. air, from the level where the pressures are equal (ie the base of this skirt) to the top.

Cet accroissement de volume peut correspondre à une injection plus grande d'air chaud, donc à des prélèvements plus importants dans la source de chaleur (en ce qui concerne les verrières ou bassins solaires, il y a souvent plus de soleil et moins de fuites thermiques quand il y a moins de vent), mais aussi à une conservation plus longue, au sein du système, d'une masse d'air qui serait initialement introduite dans le sel "noyau dur" et qui se dilate, donc déborde de la montgolfière, au fur et à mesure que la pression diminue. This increase in volume may correspond to a larger injection of hot air, and therefore to greater sampling in the heat source (as regards glass roofs or solar pools, there is often more sun and fewer thermal leaks. when there is less wind), but also a longer conservation, within the system, of a mass of air that would initially be introduced into the salt "hard core" and which expands, so overflows the hot air balloon , as the pressure decreases.

Par contre, une fois qu'il aura complètement rempli cette jupe, l'air de la montgol fière en expansion devra être conduit à s'échapper par le haut, afin de ne pas déstabiliser la montgolfière par des remontées d'air chaud le long de son enveloppe. Ce dispositif est rappelé plus bas, notamment en ce qui concerne sa contribution à la récupération d'eau dou ce (dans les cas où cette fonctionnalité est développée - dans les mêmes circonstances, la jupe pourra également être munie à sa base d'un système de collecte de la pluie créée dans la montgolfière). On the other hand, once it has completely filled this skirt, the air of the proud montgol in expansion will have to be led to escape by the top, so as not to destabilize the hot air balloon by rising hot air along from his envelope. This device is recalled below, particularly with regard to its contribution to the recovery of soft water (in cases where this feature is developed - in the same circumstances, the skirt may also be provided at its base with a system collection of rain created in the balloon).

<U>6. Caractéristiques</U> thermiques <U>des montgolfières</U> Compte tenu de son volume et de la relativement courte durée des ascensions, la conservation de la chaleur dans le ballon ne devrait pas poser de problème majeur. Si nécessaire, on peut lutter contre les pertes par convection et conduction en suspendant au plafond du ballon des toiles très légères qui se comportent comme des "pelures" supplé mentaires à proximité de l'enveloppe, en haut comme sur les côtés. Si l'air, en particulier humide, s'avère un émetteur important dans l'infrarouge, les pelures pourront être conçues pour arrêter ce rayonnement, et le ballon pourra être recouvert intérieurement d'un matériau réfléchissant dans la même gamme de longueur d'onde. Ceci a également l'avantage de permettre, par photographie infrarouge, de localiser de l'extérieur une fuite d'air chaud. <U> 6. </ U> thermal characteristics <U> of balloons </ U> Given its volume and the relatively short duration of climbs, the conservation of heat in the balloon should not pose a major problem. If necessary, convective and conductive losses can be controlled by suspending very light canvases from the ceiling of the balloon, which behave like additional "peels" near the envelope, both at the top and on the sides. If the air, particularly humid, is a significant emitter in the infrared, the peels can be designed to stop this radiation, and the balloon can be covered internally with a reflective material in the same range of lengths. wave. This also has the advantage of allowing, by infrared photography, to locate from the outside a hot air leak.

On peut se demander si l'ascension de la montgolfière vers des altitudes élevées pourrait poser des problèmes de givre, susceptible par exemple de bloquer les dispositifs d'ouverture ou de fermeture du sommet du ballon, de déploiement de la jupe décrite ci- dessus, etc.. Il pourra être nécessaire de prévoir un réchauffage de ces mécanismes. It is questionable whether climbing the balloon at high altitudes could cause frost problems, which could, for example, block the opening or closing devices of the top of the balloon, the deployment of the skirt described above, etc. It may be necessary to provide a reheat of these mechanisms.

<U>B. Fonctionnement des montgolfières stricto sensu</U> <U>1. Position de</U> remplissage <U>de la montgolfière</U> Bien qfl soit recommandé de les utiliser dans des régions où, en moyenne, la circulation d'air est plus verticale qu'horizontale, une des difficultés possibles des montgol- fières tient à l'effet du vent lors des phases de démarrage et d'arrimage au moment du retour. Se cumulent alors en effet les contraintes : d'une gestion toujours délicate, en dépit des aménagements proposés plus haut, de phase de remplissage au cours de laquelle le ballon n'est ni dans la position tout à fait fermée décrite plus haut, ni totalement gonflé ; du fait qu'il est "captif' ; et de la proximité du sol, qui accroît vraisemblablement les turbu lences de l'air ainsi que sa charge en sable. <U> B. Operation of balloons stricto sensu </ U> <U> 1. Position of </ U> U Balloon </ U> Filling </ U> Although it is recommended to use them in areas where, on average, the airflow is more vertical than horizontal, one of the possible difficulties of montgol - proud is the effect of the wind during the start and stowage phases at the time of return. The constraints are therefore cumulative: a management always delicate, despite the arrangements proposed above, filling phase during which the balloon is neither in the completely closed position described above, nor totally inflated; because it is "captive" and the proximity of the ground, which is likely to increase air turbulence and its sand load.

Les deux dernières de ces trois contraintes peuvent être réduites en adaptant la structure et le mode opératoire du ballon, par analogie avec la technique, utilisée en avia tion, du ravitaillement en vol. Il s'agit en effet d'éviter au ballon proprement dit de s'approcher trop près du sol (100 ou 200 m). Le ravitaillement, c'est-à-dire le rechargement en air chaud, se fait par un tuyau textile d'un rayon de l'ordre d'une ou quelques dizaines de mètres, solidaire de la montgolfière (de préférence de son sommet). Il est guidé, au moyen de contacts libres (anneaux), par les sangles ou câbles extérieurs à la montgolfière, et sa base est recueillie par un entonnoir qui le dirige vers le système d'arrimage. II subit lui- même des tensions et vieillit donc vite, mais sa superficie (donc son coût), autorise un renouvellement plus fréquent, car elle est nettement plus faible que celle du ballon lui- même.  The last two of these three constraints can be reduced by adapting the structure and the operating mode of the balloon, by analogy with the technique, used in aviation, refueling in flight. This is indeed to avoid the ball proper to get too close to the ground (100 or 200 m). The refueling, that is to say the recharging in hot air, is done by a textile hose of a radius of the order of one or a few tens of meters, attached to the balloon (preferably from its top) . It is guided, by means of free contacts (rings), by the straps or cables outside the hot-air balloon, and its base is collected by a funnel which directs it towards the securing system. It is itself subject to tension and therefore ages quickly, but its area (and therefore its cost), allows a more frequent renewal, because it is much lower than that of the balloon itself.

Ainsi, le remplissage du ballon devant de toute manière se faire à partir d'un assemblage temporaire de deux pièces (par exemple deux anneaux, l'un lié au sol, l'autre au ballon, dont l'ajustement final serait obtenu par attraction ferromagnétique), il est préfé rable que ce ne soit pas le ballon lui-même qui soit soumis aux contraintes fortes liées à la nécessité de fixer cet anneau d'arrimage qui constituerait lui-même, notamment en cas de rafales de vent à proximité du sol, un élément de concentration de ces contraintes, et donc de fragilisation de la toile. Thus, the filling of the balloon in any case to be made from a temporary assembly of two pieces (for example two rings, one linked to the ground, the other to the balloon, whose final adjustment would be obtained by attraction ferromagnet), it is preferable that it is not the balloon itself which is subjected to the strong constraints related to the need to fix this tie-down ring which would constitute itself, in particular in case of gusts of wind near the soil, an element of concentration of these constraints, and thus of embrittlement of the fabric.

Un autre inconvénient lié à la présence de vent est la possibilité d'oscillations de grande ampleur, dues à un phénomène de résonance, des câbles tracteurs (leur éventuel remplacement par des sangles nécessite d'adapter le dispositif décrit ci-dessous). Cela peut non seulement les fragiliser, mais nuire à leur bonne entrée dans les bâtiments au sol, et à leur bon enroulement sur les tambours, le risque majeur étant une sortie de la gorge de la première poulie sur laquelle ils passent. De ce point de vue, plusieurs poulies convenable ment agencées peuvent "cerner" le câble en occupant la totalité des 360 autour de lui. Another drawback related to the presence of wind is the possibility of large-scale oscillations, due to a resonance phenomenon, towing cables (their eventual replacement by straps requires adapting the device described below). This can not only weaken them, but damage their good entry into the buildings on the ground, and their good winding on the drums, the major risk being an exit from the throat of the first pulley on which they pass. From this point of view, several properly arranged pulleys can "encircle" the cable by occupying all 360 around it.

Cependant, un tel dispositif ne lutte pas par lui-même contre la propagation d'oscil lations importantes vers les machines. Il est donc nécessaire de lutter spécifiquement contre la résonance, ce qui passe classiquement par la mise en place de systèmes d'amortissement fluide de coefficients adaptés aux différentes fréquences de résonance des câbles ou sangles (qui varient en permanence puisque les tensions et longueurs varient également). However, such a device does not fight by itself against the propagation of important vibrations towards the machines. It is therefore necessary to fight specifically against resonance, which conventionally passes by the establishment of fluid damping systems of coefficients adapted to the different resonance frequencies of the cables or straps (which vary continuously since the voltages and lengths also vary. ).

Puisque la fonction principale des câbles est de pouvoir se translater longitudinale ment, ces dispositifs d'amortissement n'agissent que transversalement. Ils s'interposent donc entre le bâti et la "première poulie" citée plus haut. Des répliques permettent égale ment un amortissement au niveau de poulies inférieures, de manière notamment à éviter la transmission d'oscillations dont la longueur de fuseau serait accordée à la distance située entre cette "première poulie" et la deuxième, dans le cas où cette dernière serait liée de manière rigide au bâti. Since the main function of the cables is to be able to translate longitudinally, these damping devices act only transversely. They are therefore interposed between the frame and the "first pulley" mentioned above. Replicas also allow damping at lower pulleys, in particular to prevent the transmission of oscillations whose spindle length would be given to the distance between this "first pulley" and the second, in the case where the latter would be rigidly linked to the building.

<U>2. Remplissage en air chaud des montgolfières et démarrage</U> Les "tuyaux de ravitaillement en vol" décrits plus haut mettent à profit le principe des "cheminées solaires" : l'air chaud y monte, puis, une fois qu'ils sont entièrement remplis, la différence de densité qui en résulte génère, pour toute leur hauteur de colonne d'air, une différence de pression qui crée un appel permettant un remplissage de la mont golfière en un temps comparable à celui de sa montée (de l'ordre d'une heure), en dépit du diamètre relativement faible de ces tuyaux. <U> 2. Hot air balloon filling and starting </ U> The "air refueling pipes" described above take advantage of the principle of "solar fireplaces": the hot air rises, then, once they are fully filled, the difference in density resulting, for their entire height of the air column, a pressure difference that creates a call for filling the golf course in a time comparable to that of its rise (of the order one hour), despite the relatively small diameter of these pipes.

L'air chaud entrant doit pouvoir remplir la montgolfière sans effort, mais également sans aspiration excessive. Dans la mesure où les câbles ou sangles tractrices sont reliées au sommet de la montgolfière, la question se pose de la redescente de la structure circulaire inférieure lors du remplissage. Le système des baguettes magnétiques qui cèdent une par une, décrit en p.11, permet d'éviter une descente trop rapide de l'armature inférieure, qui conduirait la montgolfière à se remplir d'abord d'air froid qui serait ensuite refoulé par l'air chaud supérieur, avec un risque de mélange. The incoming hot air must be able to fill the balloon effortlessly, but also without excessive suction. Insofar as the cables or tractive straps are connected to the top of the balloon, the question arises of the lowering of the lower circular structure during filling. The system of magnetic rods that yield one by one, described in p.11, avoids too fast descent of the lower armature, which would lead the hot air balloon to fill first with cold air which would then be repressed by hot air superior, with a risk of mixing.

En complément, la recherche de la plus grande neutralité de l'action de la pesanteur conduit à nouveau à proposer que l'armature inférieure soit, grâce à un important remplis sage en gaz légers, globalement presque aussi légère que l'air, la même propriété pouvant même être envisagée pour l'enveloppe latérale du ballon. Ces caractéristiques permettraient de plus à ces éléments de remonter sans efforts et donc ne pas gêner le vidage du ballon (par le haut et toujours sur la base du principe que l'air plus chaud monte) une fois son ascension terminée. In addition, the search for the greater neutrality of the action of gravity again leads to the proposition that the lower reinforcement is, thanks to an important filling in light gases, generally almost as light as air, the same property may even be considered for the lateral envelope of the balloon. These characteristics would also allow these elements to go up effortlessly and thus do not interfere with the emptying of the balloon (from the top and always on the basis of the principle that the warmer air rises) once its rise completed.

3.<U>Analyse</U> de la montée des<U>montgolfières</U> et dimensionnement La densité de l'air au sol, pour une pression d'une atmosphère et une température de 300 K (27 C), est de ((29 g/mol)/(22,41/mol)) # (273I300) =1,178 kg/m3. 3. <U> Analysis </ U> of the rise of <U> balloons </ U> and sizing The density of the air on the ground, for a pressure of one atmosphere and a temperature of 300 K (27 C) is ((29 g / mol) / (22.41 / mol)) # (273I300) = 1.178 kg / m3.

<I>a) Montgolfière à air sec</I> La formule du gradient adiabatique sec s'écrit : (1 - 2z/74) = (p/po)2/7 = T/To = (p/po)2/$ (les coefficients 7/2, 2/7 ou 2/5 provenant du fait que l'air est considéré comme un gaz diatomique). zo est égale à la pression au sol divisée par la masse volumique au sol et l'accélération de la pesanteur, soit

Figure img00140021

Le calcul théoriquement le plus simple est celui pour lequel à la fois l'atmosphère extérieure, et l'air du ballon, suivent cette équation, ce qui exclut notamment que l'air soit chauffé à l'eau (dans ce cas, l'ordre de grandeur peut être estimé à partir du résultat ci- dessous, en rajoutant les avantages décrits de manière qualitative au point suivant). <I> a) Dry air balloon </ I> The dry adiabatic gradient formula is written as: (1 - 2z / 74) = (p / po) 2/7 = T / To = (p / po) 2 / $ (the coefficients 7/2, 2/7 or 2/5 coming from the fact that the air is considered as a diatomic gas). zo is equal to the ground pressure divided by the ground density and the acceleration of gravity,
Figure img00140021

The theoretically simplest calculation is that for which both the external atmosphere and the air of the balloon follow this equation, which notably excludes the air being heated with water (in this case, the order of magnitude can be estimated from the result below, adding the qualitatively described advantages to the next point).

Pour une altitude maximale égale à 2z,/3, divisée en une moitié à masse constante et une moitié à volume constant, on obtient un rendement thermodynamique de (2I7) #((l/3)+(19/21) # (1-(17/19)m)), soit (1,25)/7, ou encore 17,86 %. For a maximum altitude equal to 2z, / 3, divided into a constant mass half and a constant volume half, we obtain a thermodynamic efficiency of (2I7) # ((1/3) + (19/21) # (1 - (17/19) m)), that is (1,25) / 7, or 17,86%.

On remarque que ce résultat ne dépend pas de la température initiale de l'air inté rieur (naturellement, le rendement économique en dépend). Note that this result does not depend on the initial temperature of the indoor air (of course, the economic return depends on it).

Au total, pour une course utile de l'ordre de 5760 m en 1 h (+ 1 ou 2 h pour le retour et les manoeuvres de gonflage d'air chaud), on a une vitesse moyenne de 1,6 m/s par ballon (une vitesse de montée élevée accroît la difficulté des manceuvres et la résistance de l'air extérieur mais réduit les fuites de chaleur, et augmente la puissance ou permet l'utilisation plus fréquente de ballons qui peuvent donc être plus petits ... ). In total, for a useful run of about 5760 m in 1 hour (+ 1 or 2 hours for the return and the hot air inflation maneuvers), we have an average speed of 1.6 m / s per balloon (a high climbing speed increases the difficulty of the work and the resistance of the outside air but reduces heat leaks, and increases the power or allows the more frequent use of balloons which can therefore be smaller ...) .

Une montgolfière de 10 hm' au départ (augmentant jusqu'à 12,84 hm' à 2880 m, puis restant constante) ne semble pas irréaliste : un an après la première montgolfière (1783) en avait été construite une de 23 000 m', qui s'est élevée de<B>1000</B> m. Il est vraisem blablement possible de gagner un facteur 10 dans toutes les directions en deux siècles. La NASA a un projet de ballon stratosphérique (ULDB) de 60 m de rayon environ, soit près de 1 hm' ("Pour la Science", mars 2000, p. 43 et 29). A hot air balloon of 10 hm 'at the start (increasing to 12.84 hm' to 2880 m, then remaining constant) does not seem unrealistic: one year after the first balloon (1783) had been built a 23 000 m ' , which rose by <B> 1000 </ B> m. It is probably possible to gain a factor of 10 in all directions in two centuries. NASA has a stratospheric balloon project (ULDB) of about 60 m radius, nearly 1 hm ("For Science", March 2000, pp. 43 and 29).

La puissance s'estime ainsi, pour une montgolfière de 10 hm3 gonflée d'air sec à 87'C (360'K): la diminution relative de densité de l'intérieur par rapport à l'extérieur, entre 300 et 360 K, est de 60 / 360 =<B>1/6</B> ; la densité de l'air à 300 K étant de 1,178 kg/m', la diminution est de<B>1,178/6</B> = 0,196 kg/m' ; soit pour une montgolfière de 10 hm3 : 1960 t, ou 19,2 MNewton. La montgolfière se dilate jusqu'à la moitié environ de la course, puis travaille à volume constant et en acceptant des sorties d'air pendant la deuxième partie, ce qui perd 6,25 % du rendement théorique global. Pour une vitesse de 1,6 m/s, on a donc une puissance de l'ordre de 19,2 = 1,6 = 0,9375 = 28,8 MW (la production en continu de cette puissance suppose que différentes montgolfières se relaient de telle manière qu'il y en ait toujours une en traction). The power is thus estimated, for a balloon of 10 hm3 inflated with dry air at 87'C (360'K): the relative decrease in density of the interior with respect to the outside, between 300 and 360 K, is 60/360 = <B> 1/6 </ B>; the density of the air at 300 K being 1.178 kg / m 2, the decrease is <B> 1.178 / 6 </ B> = 0.196 kg / m 2; either for a hot air balloon of 10 hm3: 1960 t, or 19,2 MNewton. The hot air balloon expands to about half of the race, then works at constant volume and accepting air outlets during the second part, which loses 6.25% of the overall theoretical output. For a speed of 1.6 m / s, we therefore have a power of the order of 19.2 = 1.6 = 0.9375 = 28.8 MW (the continuous production of this power assumes that different hot air balloons are relay in such a way that there is always one in traction).

<I>b) Montgolfières à air saturé de vapeur d'eau</I> A volume de montgolfière constant, et indépendamment de l'intérêt économique qu'il y a à utiliser de la chaleur captée ou transportée par l'eau, les gains en puissance résul tant de l'utilisation de montgolfières gonflées avec de l'air fortement chargé en humidité sont les suivants - la vapeur d'eau est plus légère que l'air (masse molaire 18 contre 29) ; - arrivée à une altitude où le refroidissement conduit à la condensation de l'eau, la montgolfière se transforme en nuage, mais dont les circulations d'air sont bloquées à la base et au sommet (ce qui évite la formation d'un trop grand champ électrostatique par friction de l'air sur les gouttes d'eau, et donc les éclairs). Le moteur de ces circulations, à savoir le fait que cette condensation libère de la chaleur latente de vaporisation et que la diminution de la température avec l'altitude est plus lente que sur la courbe du gradient a diabatique sec, est donc capté par la montgolfière. Celle-ci peut alors repartir de plus belle, avec moins de gaz mais un différentiel de température par rapport à l'extérieur plus fort ; - le fait que la montgolfière contienne alors moins de gaz résout partiellement le problème de la limitation de son volume et de la perte de Joules résultant de la libération prématurée d'air chaud dans l'atmosphère<B>;</B> - une très forte saturation en eau permet de faire pleuvoir le nuage formé dans la montgolfière. L'énergie potentielle gravitationnelle de cette pluie peut aussi être récupérée, en gonflant les ballons auxiliaires d'une quantité d'hydrogène ou d'hélium supplémentaire, dont la poussée d'Archimède compense le poids de l'eau recueillie. Cette compensation joue lors de la partie de la montée qui a lieu après la condensation, et lors de la descente, mais pas lors de la première partie de la montée. On a donc, sur ce trajet, d'une longueur égale à l'altitude à laquelle a lieu la condensation, une force ascensionnelle égale au poids de cette eau, et donc une production d'énergie égale à son énergie potentielle gravitationnelle. Ceci consiste en fait, après avoir créé de l'énergie éolienne artificielle, à faire de même en matière d'énergie hydroélectrique. <I> b) Air balloons saturated with water vapor </ I> A constant balloon volume, and regardless of the economic interest in using heat captured or transported by water, The resulting power gains from the use of hot-air balloons with high moisture-laden air are as follows - water vapor is lighter than air (molar mass 18 vs. 29); - arrival at an altitude where the cooling leads to the condensation of water, the hot-air balloon turns into a cloud, but whose air circulation is blocked at the base and at the top (which avoids the formation of too much electrostatic field by friction of the air on the drops of water, and thus the lightning). The motor of these circulations, namely the fact that this condensation releases latent heat of vaporization and that the decrease of the temperature with the altitude is slower than on the curve of the dry diabatic gradient, is thus captured by the balloon . This can then start again, with less gas but a temperature differential compared to the outside stronger; - the fact that the hot air balloon then contains less gas partially solves the problem of the limitation of its volume and the loss of Joules resulting from the premature release of hot air into the atmosphere <B>; </ B> very high saturation in water makes it possible to rain the cloud formed in the balloon. The gravitational potential energy of this rain can also be recovered, by inflating the auxiliary balloons with an additional quantity of hydrogen or helium, whose buoyancy compensates for the weight of the water collected. This compensation plays during the part of the climb that takes place after the condensation, and during the descent, but not during the first part of the climb. On this path, therefore, there is a length equal to the altitude at which the condensation takes place, an ascensional force equal to the weight of this water, and therefore a production of energy equal to its gravitational potential energy. This is actually, after creating artificial wind energy, to do the same in hydroelectric power.

L'ensemble des avantages ci-dessus permet d'augmenter la puissance que l'on peut produire avec une montgolfière ou de diminuer sa taille à puissance constante. Par contre, dans la mesure où on est obligé de condenser à haute altitude de la vapeur d'eau, qui n'aura donc pas pu transmettre sa chaleur à l'air (qui reste le principal fluide moteur) dès les premiers moments de fonctionnement de la montgolfière, le rendement thermodynamique théorique est moins bon qu'avec de l'air sec. All the above benefits can increase the power that can be produced with a balloon or reduce its size at constant power. On the other hand, to the extent that we are obliged to condense at high altitude water vapor, which will not have been able to transmit its heat to the air (which remains the main driving fluid) from the first moments of operation hot air balloon, the theoretical thermodynamic efficiency is worse than with dry air.

Cet inconvénient est compensé par des considérations économiques, telles que le plus faible coût de captage de l'énergie solaire dans des bassins solaires que dans des verrières à air, ou la production d'eau douce en complément de la production d'électricité. Cette eau (ou une cargaison supplémentaire compensée par les ballons à gaz légers), correctement refroidie lors de son passage à haute altitude, voire transformée en glace, peut même alimenter un réseau de climatisation à eau glacée, notamment pour la salle des machines, les bureaux de contrôle, etc. <U>4. Retour des montgolfières et arrimage</U> Le dégonflage complet du ballon se fait par le haut (l'air intérieur restant plus léger que l'air extérieur), entraînant sans difficulté l'armature inférieure et l'enveloppe si elles sont été allégées à l'air de gaz légers. Dans le cas où l'air est humide, la récupération de l'eau suppose d'organiser un mélange turbulent entre air extérieur froid et air intérieur tiède et humide. L'énergie nécessaire aux manoeuvres d'ouverture et de fermeture des orifices (ainsi qu'à un éventuel dégivrage) provient de quelques batteries alimentées par des cellules photovoltaïques. This disadvantage is offset by economic considerations, such as the lower cost of capturing solar energy in solar ponds than in air canopies, or the production of fresh water in addition to power generation. This water (or an additional cargo compensated by light gas balloons), properly cooled during its passage at high altitude, or even transformed into ice, can even supply an air-conditioning network with chilled water, in particular for the engine room, control offices, etc. <U> 4. Hot air balloons return and stowage </ U> Complete deflation of the balloon is from the top (the interior air remains lighter than the outside air), resulting without difficulty in the lower armature and the envelope if they have been lightened air light gases. In the case where the air is humid, the recovery of the water supposes to organize a turbulent mixture between cold outside air and lukewarm and humid interior air. The energy required for the opening and closing operations of the orifices (as well as any defrosting) comes from a few batteries powered by photovoltaic cells.

Si la montgolfière dégonflée redescend sous l'effet de son propre poids, rien ne per met de la ramener à son point de départ exact. II faut donc qu'elle reste un peu plus légère que l'air, grâce à un peu plus d%élium ou dmydrogène que ce qui est nécessaire pour com penser le poids exact de la tare, de façon à ce que la ou les génératrices, fonctionnant en moteur (à une puissance 10 ou 20 fois inférieure), puissent la tirer dans la bonne direction. If the deflated balloon descends under the effect of its own weight, nothing can bring it back to its exact starting point. It must therefore remain a little lighter than air, thanks to a little more hydrogen or hydrogen than is necessary to understand the exact weight of the tare, so that the generator (s) , operating as a motor (at a power 10 or 20 times lower), can pull in the right direction.

Pour que la redescente se fasse dans de bonnes conditions, il faut que la tension des câbles soit d'autant plus grande que le vent est fort. Cependant, il n'est pas nécessaire que l'excès de gaz légers soit calculé pour des valeurs de vents qui ne sont que rarement attein tes, car il est également possible, dans ces cas, d'obtenir une tension élevée en ne vidant pas complètement la montgolfière de son air chaud une fois l'ascension terminée. For the descent to be done in good conditions, it is necessary that the tension of the cables is even greater than the wind is strong. However, it is not necessary that the excess of light gases be calculated for wind values which are only rarely reached, since it is also possible, in these cases, to obtain a high voltage by not emptying. completely hot air balloon once the climb is over.

Le nombre de câbles ou sangles permet d'exercer des tractions différenciées selon leur position par rapport au vent, pour placer la montgolfière le plus possible à la verticale de la sortie de l'air chaud. Le "tuyau de ravitaillement en vol" est guidé par ces câbles ou sangles ; pour les derniers mètres, une attraction ferromagnétique permet le positionnement exact de l'anneau situé à sa base, sur un anneau équivalent situé au sommet de la bouche de sortie de l'air. The number of cables or straps makes it possible to exert tractions differentiated according to their position with respect to the wind, to place the hot-air balloon as much as possible vertically to the outlet of the hot air. The "refueling pipe in flight" is guided by these cables or straps; for the last meters, a ferromagnetic attraction allows the exact positioning of the ring located at its base, on an equivalent ring located at the top of the outlet mouth of the air.

La redescente peut se faire à une vitesse plus grande que la montée (par exemple grâce à un changement de vitesse mécanique, type marche arrière, entre les tambours et la machine à courant continu), notamment de manière à ce qu'aucune montgolfière voisine, en cours d'ascension, ne se trouve à une hauteur importante en même temps que celle qui redescend, éliminant ainsi tout risque d'embrouillage des câbles même en cas de sautes de vent imprévues. <B><U>C. Installations au sol</U></B> <U>1. Transformation de la puissance-de</U> traction <U>en</U> puissance <U>électrique</U> Le ballon transmet sa force par l'intermédiaire de câbles ou de sangles qui doivent être isolants afin de ne pas jouer le rôle de paratonnerre ; pas trop lourds afin de ne pas fai re rapidement chuter le rendement de l'installation ; tout en fonctionnant assez loin de leurs limites élastiques de manière à rester de longueur à peu près constante ; et de préférence hydrophobes. L'inconvénient des câbles est qu'ils génèrent un pli net, et donc des tensions et un vieillissement non négligeables, sur le tissu de la montgolfière, une fois celle-ci bien gonflée. Ces effets peuvent être réduits en remplaçant de tels câbles par des sangles (de préférence légèrement moins tendues sur les bords qu'au centre). Leur inconvénient est d'offrir une plus grande surface aux facteurs de vieillissement (rayonnement solaire, vent de sable, etc.) - corrélativement, leur forme est moins épaisse donc il y a moins de fibres profondément à l'abri des mêmes intempéries. The descent can be done at a speed greater than the climb (for example thanks to a mechanical speed change, type reverse, between the drums and the DC machine), especially so that no hot air balloon neighbor, while ascending, is at a significant height at the same time as descending, eliminating any risk of scrambling cables even in case of unexpected wind changes. <B> <U> C. Ground Installations </ U> </ B> <U> 1. Transformation of the power of </ U> traction <U> into </ U> power <U> electrical </ U> The balloon transmits its force through cables or straps that must be insulated so as not to play the role of lightning rod; not too heavy so as not to quickly drop the performance of the installation; while operating far enough from their elastic limits so as to remain of approximately constant length; and preferably hydrophobic. The disadvantage of the cables is that they generate a net fold, and therefore significant stress and aging, on the fabric of the balloon, once it is well inflated. These effects can be reduced by replacing such cables with straps (preferably slightly less tight at the edges than at the center). Their disadvantage is to offer a larger surface to aging factors (solar radiation, sand wind, etc.) - correlatively, their shape is less thick so there is less fiber deeply protected from the same bad weather.

Avant prise en compte du poids des câbles ou sangles suspendus au ballon, sa force ascensionnelle est constante (air sec) ou croissante (air humide) tant qu'il n'est pas à son volume maximum et qu'il peut donc, parallèlement à la diminution de pression, se dilater en gardant une quantité d'air constante. La force s'infléchit ensuite en fonction de la masse d'air perdue. Before taking into account the weight of the cables or straps suspended on the balloon, its ascensional force is constant (dry air) or increasing (humid air) as long as it is not at its maximum volume and so it can, in parallel with the decrease in pressure, dilate by keeping a constant amount of air. The force then bends according to the mass of air lost.

On peut alors souhaiter, soit une puissance électrique constante, ce qui nécessite que la vitesse augmente avec l'altitude dans la seconde partie de la course, soit une vitesse constante, la puissance diminuant alors. (Dans la pratique, pour une optimisation avec plusieurs montgolfières fonctionnant en parallèle, les grandes phases de régimes de puis sances différents pourront être moyennées à l'aide de déphasages entre ces montgolfières, et la vitesse de chaque ballon pourra être à peu près constante, permettant aux diverses machines de travailler, notamment dans la première moitié de la montée, dans des condi tions proches des valeurs nominales ; par contre, des ajustements de détail de la puissance pourront être obtenus par l'intermédiaire des vitesses, comme décrit plus bas). One can then wish, or a constant electric power, which requires that the speed increases with the altitude in the second part of the race, a constant speed, the power decreasing then. (In practice, for an optimization with several hot-air balloons operating in parallel, the main phases of different power regimes can be averaged using phase shifts between these balloons, and the speed of each balloon can be approximately constant, allowing the various machines to work, especially in the first half of the climb, in conditions close to the nominal values, however, detailed adjustments of the power can be obtained via the speeds, as described below) .

A ces contraintes s'ajoutent celles liées au fait que le déroulement du câble ou de la sangle sur un tambour se fait avec un rayon qui diminue au cours de la montée, augmentant encore la vitesse de rotation de l'arbre. To these constraints are added those related to the fact that the unwinding of the cable or the strap on a drum is done with a radius that decreases during the climb, further increasing the speed of rotation of the shaft.

L'ensemble de ces données, ainsi que le fait que la même machine doit pouvoir ramener le ballon en luttant contre la poussée d'Archimède des poches d'hydrogène ou d'hélium (assurant ainsi, grâce à la tension des câbles, un bon guidage vers la verticale de la cheminée solaire), imposent le recours à une génératrice à courant continu, éventuellement reliée ensuite à un moteur à courant continu qui entraînerait (avec une centralisation de la puissance de plusieurs ballons) un alternateur à la rotation parfaitement synchronisée au réseau. La longueur de la sangle ou du câble tracteur, de 5 à 6 km, leur tension, de l'ordre de 20 MNewton, et leur section (identique qu'il s'agisse de sangles ou de câbles) non négli geable, nécessitent d'examiner leur enroulement sur le tambour. Sa largeur serait, comme son diamètre, de quelques mètres, et pourrait coïncider avec celle des sangles. All these data, as well as the fact that the same machine must be able to bring back the balloon by fighting against the buoyancy of hydrogen or helium pockets (thus ensuring, thanks to the tension of the cables, a good vertical guidance of the solar chimney), require the use of a DC generator, possibly connected to a DC motor that would (with a centralization of the power of several balloons) an alternator rotation perfectly synchronized to network. The length of the strap or towing cable, from 5 to 6 km, their tension, of the order of 20 MNewton, and their section (identical whether straps or cables) not negligible, require examine their winding on the drum. Its width would be, like its diameter, a few meters, and could coincide with that of the straps.

La question de savoir quel axe peut supporter de tels efforts, peut se résoudre par une absence d'axe. Partant du principe que, s'il y avait un axe, il serait nécessairement mon té sur roulement à billes (cylindriques), et que ces roulements devraient être les plus gros possibles pour résister aux forces appliquées, il suffit de leur donner la taille du tambour lui-même ; l'axe devient dès lors inutile. Ne reste que le tambour, qui constitue un rotor cylindrique évoluant à l'intérieur d'un stator avec lequel le seul contact est constitué par ces billes. The question of which axis can withstand such efforts can be resolved by a lack of axis. Assuming that if there were an axis, it would necessarily be my ball bearing (cylindrical) tee, and that these bearings should be the largest possible to resist the forces applied, just give them the size of the drum itself; the axis becomes unnecessary. Only the drum remains, which constitutes a cylindrical rotor evolving inside a stator with which the only contact is constituted by these balls.

Une ou deux roues dentées situées également à la circonférence des bases du tam bour peuvent ensuite transmettre la puissance à une ou plusieurs roues dentées plus petites, dont les axes sont moins longs, et ne sont donc pas soumis à la contrainte exercée sur le tambour lui-même. La suite de la chaîne de démultiplication ne pose pas de problème. One or two toothed wheels also located at the circumference of the drum bases can then transmit the power to one or more smaller toothed wheels, whose axes are shorter, and are therefore not subjected to the stress exerted on the drum itself. -even. The rest of the chain of reduction is not a problem.

Les contacts par roulement à billes ne sont possibles qu'aux deux extrémités du tambour, ce qui exclut, pour des raisons mécaniques, que ce tambour soit trop large. Son rayon ne peut par ailleurs pas être gigantesque. L'enroulement se fait donc nécessairement sur un assez grand nombre de couches, et donc avec une épaisseur cumulée non négligea ble, et un rayon d'enroulement assez variable, inconvénient qui s'ajoute, comme on l'a vu à la page précédente, à la diminution de la force en fin de course. Certes, l'utilisation d'une machine à courant continu permet de compenser cet effet en variant l'excitation, mais si on le fait sur une trop grande plage, on s'éloigne trop du point de fonctionnement nominal. The ball bearing contacts are only possible at both ends of the drum, which excludes, for mechanical reasons, the drum is too wide. Its radius can not be gigantic. The winding is therefore necessarily on a large number of layers, and therefore with a non-negligible cumulative thickness, and a fairly variable winding radius, a disadvantage that is added, as we saw on the previous page. , the decrease in strength at the end of the race. Admittedly, the use of a direct current machine makes it possible to compensate for this effect by varying the excitation, but if it is done over too large a range, it is too far away from the nominal operating point.

Ce problème se résout donc de manière d'autant plus aisée que le nombre de câbles ou de sangles est grand, effet qui peut être pris en compte dans la détermination du nombre de fuseaux de la montgolfières et du nombre d'éléments des structures circulaires rigides formant les arêtes du cylindre auquel ressemblera cette montgolfière. This problem is thus solved all the more easily as the number of cables or straps is large, an effect that can be taken into account in the determination of the number of spindles of balloons and the number of elements rigid circular structures forming the ridges of the cylinder that will resemble this hot air balloon.

Si l'on souhaite utiliser des câbles et moins de génératrices que de câbles, il sera nécessaire de pouvoir connecter mécaniquement les tambours tout en permettant le contrô le de chaque câble. Il faudra alors que les enroulements se fassent de manière parfaitement coordonnée (passage de la lé" couche à la 2ème, de la 2@me à la 3"e, etc...). Des empreintes des câbles peuvent, dans ce but, être préformées sur les tambours. If it is desired to use cables and fewer generators than cables, it will be necessary to be able to mechanically connect the drums while allowing the control of each cable. It will then be necessary for the windings to be done in a perfectly coordinated manner (passage of the layer to the 2nd, the 2nd to the 3rd, etc.). For this purpose, cable imprints may be preformed on the drums.

Des asservissements peuvent contrôler la longueur de ces câbles en les faisant passer, entre les tambours et leur sortie dans l'atmosphère, par des poulies que l'on pourra déplacer : collectivement, de manière à lutter contre le vent (et ce sera d'autant plus facile que les points de sortie seront plus espacés) ; et, individuellement, le contrôle de la tension et de la longueur de chaque câble permet de détecter des anomalies, par rapport à ses voisins immédiats (indice d'une déformation de l'enveloppe du ballon, due par exemple à une déchirure, ou d'une élongation du câble lui-même), et par rapport au côté opposé (problème d'horizontalité de la base et du sommet du ballon, qui peut être corrigé par des tractions horizontales différentielles sur les câbles concernés). Dans l'hypothèse où l'on remplace les tambours par des sangles, les poulies devront être adaptées à leur largeur, et précédées par de vastes entonnoirs. Servos can control the length of these cables by passing them between the drums and their exit into the atmosphere, by pulleys that we can move: collectively, so as to fight against the wind (and it will be as much easier as the exit points will be further apart); and, individually, the control of the voltage and the length of each cable makes it possible to detect anomalies, with respect to its immediate neighbors (index of a deformation of the envelope of the balloon, due for example to a tear, or of elongation of the cable itself), and with respect to the opposite side (problem of horizontality of the base and the top of the balloon, which can be corrected by differential horizontal tractions on the cables concerned). In the event that the drums are replaced by straps, the pulleys must be adapted to their width and preceded by large funnels.

Il ne semble pas y avoir de grand inconvénient à ce que, pendant le remplissage de la montgolfière, les tambours soient mécaniquement immobilisés et non pas maintenus en tension à l'aide des machines électriques. En effet, au moment de laisser repartir le ballon, son accélération sera au plus égale à celle de la pesanteur, multipliée par l'écart relatif de densités (20 % au maximum), soit moins de 2 mls2. There does not seem to be any great inconvenience that, during the filling of the hot-air balloon, the drums are mechanically immobilized and not maintained in tension using electric machines. Indeed, when leaving the balloon, its acceleration will be at most equal to that of gravity, multiplied by the relative difference in density (20% maximum), less than 2 mls2.

<U>2. Gestion globale des</U> puissances, <U>des vitesses et des durées de cycles</U> La plupart des technologies utilisées sont assez rustiques, mais des moyens modernes doivent également être utilisés. Les ballons doivent communiquer avec la base pour transmettre des informations sur leur état, leur orientation, le vent, etc. Il doivent aussi en recevoir pour commencer et arrêter de se vider au bon moment. Ces communications se font par radio, les câbles étant nécessairement des isolants électriques. <U> 2. Overall management of </ U> powers, <U> velocities and cycle times </ U> Most of the technologies used are quite rustic, but modern means must also be used. The balloons must communicate with the base to transmit information on their condition, orientation, wind, etc. They also need to get started and stop emptying at the right time. These communications are by radio, the cables being necessarily electrical insulators.

Sur un "champ" de production d'énergie solaire, on peut naturellement construire plusieurs bases de pilotages de montgolfières, permettant d'assurer une puissance électrique ininterrompue, et quasi-constante. La gestion de cet ensemble a naturellement vocation à être automatisée, la correction des aléas résultant des mécanismes d'asservissement, et la performance technique et économique de l'ensemble devant être optimisée par des calculs informatiques adéquats. On a "field" of solar energy production, one can naturally build several hot air balloon piloting bases, to ensure uninterrupted electrical power, and almost constant. The management of this set is naturally intended to be automated, the correction of the hazards resulting from servo mechanisms, and the technical and economic performance of the assembly to be optimized by appropriate computer calculations.

Derrière les machines qui fonctionnent en génératrices pendant la montée des bal lons et en moteurs pour les faire redescendre, on place d'autres machines à courant continu, fonctionnant en moteurs, puis un ou des alternateurs. Le fait d'avoir dans la chaîne électro mécanique deux machines à courant continu permet deux réglages par l'excitation du rotor, donc une commande facile de la vitesse de montée des ballons, qui puisse se faire de façon totalement indépendante des variables électromécaniques de l'alternateur final. Behind the machines that operate as generators during the rise of bal lons and in motors to make them go down, one places other machines with direct current, functioning in engines, then one or alternators. The fact of having in the electromechanical chain two DC machines allows two adjustments by the excitation of the rotor, so easy control of the balloon rise speed, which can be done completely independently of the electromechanical variables. final alternator.

Cependant, l'inertie du fluide moteur en train de travailler et du "piston", c'est-à- dire, ici, du contenu du ballon et de son enveloppe, est beaucoup plus grande que pour une turbine normale. Or, la force ascensionnelle du ballon n'étant pas modulable à court terme, l'adaptation de la puissance fournie à une augmentation de la puissance appelée passe nécessairement par une augmentation de sa vitesse. Pour ce faire, il faut dans un premier temps laisser le ballon accélérer, c'est-à-dire lui demander de produire moins de force, et donc moins de puissance dans l'immédiat. Avec un rapport F/m de 1,6 m/sI et une vitesse de 1,6 m/s, pour augmenter la puissance de 5 % en 1s, il faut accepter de produire 5 % de force en moins pendant ce temps ; donc, pour gagner 1 MW en 1s, il faudrait avoir 1,5 MJ en réserve. Les réserves de puissance les plus massives utilisent le stockage irréversible d'éner gie chimique. On pourrait éventuellement faire appel à des turbines à gaz si elles sont capables d'accélérer très rapidement pour s'adapter à la pointe de demande. Mais on peut également alimenter de gros électrolyseurs (alumine, chlorure de sodium fondu, eau). Un prélèvement sur cette réserve, sous forme d'une réduction de l'intensité continue dédiée à ces électrolyseurs, permet de fournir immédiatement la puissance transitoire nécessaire à une réaction efficace du système de montgolfières. However, the inertia of the working fluid and the "piston", that is to say, here the contents of the balloon and its envelope, is much larger than for a normal turbine. Since the upward force of the balloon can not be modulated in the short term, the adaptation of the power supplied to an increase in the power demand necessarily involves an increase in its speed. To do this, we must first let the balloon accelerate, that is to say ask him to produce less force, and therefore less power in the immediate future. With a F / m ratio of 1.6 m / sI and a speed of 1.6 m / s, to increase the power by 5% in 1s, it is necessary to agree to produce 5% less force during this time; therefore, to gain 1 MW in 1s, it would have 1.5 MJ in reserve. The most massive power reserves use the irreversible storage of chemical energy. Gas turbines could possibly be used if they are able to accelerate very quickly to adapt to the peak demand. But we can also feed large electrolysers (alumina, molten sodium chloride, water). A withdrawal from this reserve, in the form of a reduction in the continuous intensity dedicated to these electrolysers, makes it possible to immediately supply the transient power necessary for an effective reaction of the hot-air balloon system.

Ces difficultés correspondent uniquement à des problèmes résultant de variations brusques de la puissance extérieure appelée. En ce qui concerne la compensation de puissance entre différentes unités d'un même ensemble, les systèmes de commandes et d'asservissement doivent comprendre des fonctions d'anticipation des changements de régime (utilisation des machines en moteurs pour ramener le ballon vers le bas ; éventuelle mise en tension, démarrage et fin de la course ascensionnelle ; passage du régime à volume croissant et force constante, au régime à volume constant et force décroissante). These difficulties only correspond to problems resulting from abrupt variations of the called external power. With regard to the power compensation between different units of the same unit, the control and servo control systems must include anticipation functions of the changes of regime (use of the machines in engines to bring the balloon down; possible tensioning, starting and end of the climb, increasing speed to constant volume, constant volume, and decreasing force).

L'adaptation â une pointe de puissance appelée sur une échelle de temps de quel ques heures et non plus de quelques secondes peut se faire par une augmentation de toutes les vitesses et un raccourcissement de tous les cycles - le système consomme alors plus que prévu (ou stocke moins) la chaleur accumulée dans les réservoirs d'eau, en attendant l'effet inverse à un autre moment de la journée ou de la semaine. The adaptation to a peak of power called on a time scale of a few hours and not more than a few seconds can be done by an increase in all speeds and a shortening of all cycles - the system then consumes more than expected ( or stores less) the accumulated heat in the water tanks, waiting for the opposite effect at another time of the day or week.

Pour des variations plus durables, il n'y a pas d'autre solution que de faire appel à d'autres sources d'énergie ou de construire des unités supplémentaires. For more sustainable variations, there is no alternative to using other sources of energy or building additional units.

<B><U>III. PRODUCTION DE L'AIR UTILISE COMME FLUIDE MOTEUR</U></B> <B><U>A. Chauffage de l'air dans des verrières solaires</U></B> <U>1. Transformation de l'énergie</U> radiative <U>en chaleur</U> La température de 87'C (augmentation de<B>60'</B> par rapport à la température am biante) prise comme hypothèse pour les calculs de dimensionnement effectués précédem ment est cohérente avec le fait que la température d'équilibre d'une surface noire avec une faible réémission dans l'infrarouge (effet de serre d'une verrière plus éventuellement traite ment de surface adéquat) peut atteindre 200 C. <B> <U> III. PRODUCTION OF AIR AS MOTOR FLUID </ U> <B> <U> A. Heating of the air in solar windows </ U> </ B> <U> 1. Transformation of </ U> radiative <U> energy into heat </ U> The temperature of 87'C (increase of <B> 60 '</ B> in relation to the ambient temperature) assumed for sizing calculations carried out previously is consistent with the fact that the equilibrium temperature of a black surface with a low re-emission in the infrared (greenhouse effect of a canopy plus possibly adequate surface treatment) can reach 200 C .

Le principe recherché est l'utilisation de matériaux les moins sophistiqués et donc les moins chers possibles : verrière métallique sur fondations standard, "radiateurs" au sens électrotechnique du terme, réservoirs d'accumulation de chaleur pour fonctionnement 24 h/24, remplis d'eau ou constitués de roches, prise d'air avec dépoussiéreurs simples, etc. On peut éviter d'installer de gros ventilateurs si l'air est aspiré à l'entrée de la montgolfière par effet de "cheminée solaire" (l'air chaud monte), ce qui résulte soit du cylindre textile de "ravitaillement en vol" (p. 14), soit de la construction d'une cheminée solaire en dur, au centre de la verrière. The principle sought is the use of the least sophisticated materials and therefore the cheapest possible: metal canopy on standard foundations, "radiators" in the electrotechnical sense of the term, heat storage tanks for 24-hour operation, filled with water or consisting of rocks, air intake with simple dust collectors, etc. Large fans can be avoided if the air is sucked in at the entrance of the hot-air balloon by the "solar chimney" effect (hot air rises), which results either from the textile cylinder "in-flight refueling". (page 14), or the construction of a solar chimney built in the center of the canopy.

L'augmentation de la température de l'air et donc du rendement peut se faire : en uti lisant des doubles vitrages (ce qui a pour inconvénient d'augmenter les pertes par réflexion) en luttant contre ces pertes en utilisant des vitres inclinées (fixes) ou orientables (mobiles) vers le sud (pour l'hémisphère nord), et/ou orientables par rapport à la direction est-ouest, et/ou traitées antireflet sur une ou plusieurs de leurs surfaces ; en améliorant la non-réémis- sion dans l'infrarouge des capteurs ; en utilisant du verre plus épais, dans un but de meilleu re isolation thermique, que ce qui est strictement nécessaire d'un point de vue mécanique. The increase of the air temperature and therefore of the efficiency can be done: by using double glazing (which has the disadvantage of increasing the losses by reflection) by fighting against these losses by using inclined panes (fixed ) or orientable (movable) towards the south (for the northern hemisphere), and / or orientable with respect to the east-west direction, and / or anti-reflective treated on one or more of their surfaces; by improving the non-reissue in the infrared of the sensors; using thicker glass, for the purpose of better thermal insulation, than is strictly necessary from a mechanical point of view.

Ces améliorations seront plus utiles si l'air rejoint la montgolfière en deux temps un préchauffage dans une verrière normale, puis un deuxième chauffage, avec une tempéra ture d'équilibre plus élevée, dans une verrière améliorée. These improvements will be more useful if the air joins the hot-air balloon in two stages, preheating in a normal canopy, then a second heating, with a higher equilibrium temperature, in an improved canopy.

Par ailleurs, si le coût (amortissement de l'investissement et coût de fonctionnement confondus) des verrières s'avérait important par rapport à celui des montgolfières, on peut éviter les rejets dans l'atmosphère ambiante d'air déjà un peu chauffé (inévitables, en raison de la dilatation de l'air, dans un système à une seule montgolfière), en s'arrangeant pour qu'il y ait toujours ou presque toujours une montgolfière dans laquelle puisse se déverser cet excès d'air résultant de la dilatation. Moreover, if the cost (investment depreciation and operating cost combined) of glass roofs was significant compared to that of hot air balloons, it is possible to avoid releases into the ambient air of already heated air (inevitable , because of the dilation of the air, in a system with a single balloon), by arranging so that there is always or nearly always a balloon in which this excess air can be discharged resulting from the dilation .

Ceci est possible en installant, sur la même verrière chauffante, deux ou trois montgolfières se relayant de manière à ce que la durée d'une montée coïncide avec le chauffage d'une couche d'air. Bien que la redescente rapide permette d'éviter qu'il y ait deux montgolfières en même temps à des altitudes supérieures à environ 2000 m, on peut, pour supprimer tout risque que leurs câbles s'embrouillent, ne pas utiliser une verrière de forme massive, mais la constituer en deux ou trois unités reliées par un ou trois vastes couloirs (eux aussi capteurs de chaleur de manière à ce que leur coût ne soit pas un coût supplémen taire improductif) permettant des courants d'air égalisateurs de pressions. This is possible by installing two or three hot-air balloons on the same heated glass roof, so that the duration of a rise coincides with the heating of a layer of air. Although the rapid descent allows to avoid that there are two balloons at the same time at altitudes higher than about 2000 m, one can, to remove any risk that their cables become entangled, do not use a canopy of massive form but build it into two or three units connected by one or three large corridors (also heat sensors so that their cost is not an additional unproductive cost) allowing air currents equalizing pressures.

On verra au point suivant qu'une telle utilisation plus fréquente de l'air chaud produit par la verrière permet également d'en réduire le volume, c'est-à-dire la "hauteur de plafond", ce qui peut être aussi générateur d'économies. We will see in the following point that such a more frequent use of the hot air produced by the canopy also reduces its volume, ie the "ceiling height", which can also be generating savings.

S'il s'accompagne d'une grande réduction de coûts, un chauffage préalable moyen nement efficace peut être admis. Cela consiste à remplacer les vitres par de simples filets, beaucoup plus légers, mais aptes à remplir à peu près le rôle d'obstacle à l'échappement de l'air chaud vers le haut. Pour ce faire, il faudrait que l'air soit guidé, et maintenu en légère souspression par rapport à l'atmosphère, depuis son entrée dans le système et jusqu'à des verrières finales (ou l'évaporateur d'eau - Cf. partie suivante ; pour cette raison, la reven- dication correspondante est placée en position n 40), par de larges et lents ventilateurs, qui prélèveraient sans doute une puissance négligeable sur la production de la montgolfière. If it is accompanied by a great reduction of costs, a moderately efficient pre-heating can be admitted. This consists in replacing the windows by simple nets, much lighter, but able to fulfill almost the role of obstacle to the escape of hot air upwards. To do this, it would be necessary that the air is guided, and maintained in slight underpressure with respect to the atmosphere, since its entry in the system and until final windows (or the evaporator of water - Cf. part For this reason, the corresponding claim is placed in position 40), by large and slow fans, which would probably take a negligible power on the production of the balloon.

Les échanges thermiques avec les panneaux noirs (légèrement pentes et surélevés pour éviter l'ensablement) situés au sol seraient également améliorés par ces ventilateurs, dans la mesure où, tournant tous dans le même sens, ils donneraient aux lignes de courant une forme hélicoïdale permettant de varier les parties du flux en contact avec ces corps noirs. Cependant, on peut aussi envisager d'autres configurations. Par exemple, chaque rangée de ventilateurs pourrait n'en comprendre qu'un sur deux. La rangée suivante serait décalée transversalement de la largeur d'un ventilateur, comblant ainsi les lacunes de la précédente rangée. Rien ne s'opposerait dans ce cas à ce que le sens de rotation des pales s'inverse d'une rangée à l'autre. The heat exchange with the black panels (slightly raised and raised to avoid sanding) located on the ground would also be improved by these fans, to the extent that, all turning in the same direction, they would give the current lines a helical shape allowing to vary the parts of the flow in contact with these black bodies. However, one can also consider other configurations. For example, each row of fans could only include one in two. The next row would be shifted transversely across the width of a fan, filling the gaps in the previous row. Nothing would oppose in this case that the direction of rotation of the blades is reversed from one row to another.

L'inconvénient de cette solution est naturellement que l'on perd l'effet de serre lié aux vitres (à l'inverse, on évite les pertes par réflexion, et le facteur de transmission d'un filet peut se comparer avantageusement à celui d'une vitre ou d'un double vitrage). The disadvantage of this solution is of course that one loses the greenhouse effect related to the windows (conversely, one avoids the losses by reflection, and the transmission factor of a net can be compared advantageously with that of 'a glass or double glazing).

Cet effet de serre est fondé sur l'absorption par le verre des rayonnements infrarou ges réémis par les corps noirs chauffés. La question se pose alors du devenir de cette cha leur captée dans le verre, et de son transfert par conduction aux masses d'air environnantes. Dans un double vitrage, la vitre inférieure cède (vers le haut) son énergie à une lame d'air suffisamment mince pour ne pas convecter. Par contre, la conduction n'est pas arrêtée. Une autre option consiste à placer cette vitre inférieure à mi-hauteur de la verrière. La chaleur cédée par cette vitre est alors transférée à de l'air qui, certes, convecte un peu, mais peut en revanche être déversé dans la montgolfière. Mélanger cet air moins chaud à l'air plus chaud inférieur n'est pas aberrant, car le rendement thermodynamique ne dépend pas de l'augmen tation de température de l'air (cycle ouvert), seule la limitation du volume des montgolfiè res impose le recours à un air qui ne soit pas trop tiède. This greenhouse effect is based on the absorption by the glass of infrared radiation emitted by heated black bodies. The question then arises of the future of this heat captured in the glass, and of its transfer by conduction to the surrounding air masses. In double glazing, the lower glass gives way (upward) its energy to an air space thin enough not to convect. On the other hand, the conduction is not stopped. Another option is to place this lower window halfway up the canopy. The heat given off by this glass is then transferred to air which, admittedly, convects a little, but can however be poured into the balloon. Mixing this less hot air with the lower warmer air is not aberrant because the thermodynamic efficiency does not depend on the increase in air temperature (open cycle), only the limitation of the volume of the hot air balloons imposes the use of air that is not too warm.

Pour un système à deux ou trois verrières reliées entre elles, et autant de dispositifs d'envol de montgolfières, les sas latéraux d'entrée d'air et les circulations d'air au sein de la verrière peuvent être réglables, de manière à ralentir les arrivées de l'unité la plus proche, et à accélérer celles des arrivées les plus lointaines, pour que chaque montgolfière, quel que soit son lieu de départ, se remplisse de la quasi-totalité de l'air de la verrière. For a system with two or three interconnected canopies, and as many hot-air balloon flight devices, the air inlet side airlock and the air circulations within the canopy can be adjustable, so as to slow down the arrivals of the nearest unit, and to accelerate those of the most distant arrivals, so that each hot-air balloon, whatever its place of departure, fills with almost all the air of the canopy.

<U>2.</U> Dimensionnement <U>et intérêt de relier ensemble plusieurs verrières</U> La surface de verrière nécessaire pour permettre à une montgolfière de fonctionner peut s'estimer ainsi : la puissance reçue, perpendiculairement, avec un bon ensoleillement, peut être prise égale à 0,9 kW/M2 . En moyenne sur 12 heures, compte tenu de l'inclinaison du soleil, il reste 0,4 kW/M2 ; sur 24 h : 0,2 kW/m2. Si on estime à 50 % l'ensemble des pertes thermiques (réflexion à l'entrée, réémission dans l'infrarouge, conduction du verre ou des isolants thermiques placés sous la verrière, etc.), il reste 0,1 kW/m2, ou 100 MW/kmz. Le rendement thermodynamique de montgolfières montant à z,,/3 avec une masse constante puis à 2z,,/3 avec un volume constant, étant de 17,86 %, la puissance mécanique obtenue est de 17,86 MWIkm2. La puissance envisagée plus haut (28,8 MW divisés par deux si on suppose que l'on a une seule montgolfière par verrière et qu'elle ne travaille qu'une heure sur deux) avec une vitesse de 1,6 m/s nécessite donc une surface de capteurs de 14,4/17,86 = 0,81 km2 (chiffre à majorer légèrement dans le cas où on relâche dans l'atmosphère une partie de l'air chauffé qui, à cause de la dilatation, ne peut rester dans la verrière tant que la montgolfière n'a pas été remise en place pour le récupérer). <U> 2. </ U> Dimensioning <U> and the interest of connecting together several glass roofs </ U> The glass roof area necessary to allow a hot-air balloon to operate can be considered as: the power received, perpendicularly, with a good sunshine, can be taken equal to 0.9 kW / M2. On average over 12 hours, taking into account the inclination of the sun, it remains 0.4 kW / M2; over 24 h: 0.2 kW / m2. If one estimates at 50% all the thermal losses (reflection at the entrance, reissue in the infrared, conduction of the glass or thermal insulators placed under the glass roof, etc.), it remains 0,1 kW / m2, or 100 MW / kmz. The thermodynamic efficiency of hot air balloons amounting to z ,, / 3 with a constant mass then at 2z ,, / 3 with a constant volume, being 17.86%, the mechanical power obtained is 17.86 MWIkm2. The power envisaged above (28.8 MW divided by two if we assume that we have a single balloon per canopy and that it only works every other hour) with a speed of 1.6 m / s requires therefore a sensor area of 14.4 / 17.86 = 0.81 km2 (figure to be increased slightly in the case where a part of the heated air is released into the atmosphere which, because of the expansion, can not stay in the glass as long as the balloon has not been put back in place to recover).

Comme celle de 100 MW /km2, la puissance de 14,4 MW est une moyenne sur 24 h. La puissance appelée étant plus faible la nuit, on pourra atteindre des valeurs de 16,8 MW et 12 MW avec des différences de température par rapport à l'extérieur de 70 et 50 (soit des températures réelles de l'air de plus de 110 et de moins de 60 , car il fait froid la nuit dans les déserts). Pour des écarts entre les puissances nocturnes et diurnes encore plus grands, il faudra augmenter la vitesse des montgolfières le jour et la diminuer la nuit. Like the 100 MW / km2, the 14.4 MW power is a 24-hour average. As the power demand is lower at night, values of 16.8 MW and 12 MW can be achieved with temperature differences from outside of 70 and 50 (actual air temperatures of over 110 and under 60, because it is cold at night in the deserts). For differences between the night and day powers even greater, it will increase the speed of hot air balloons during the day and decrease at night.

L'épaisseur de la couche d'air pouvant être chauffée de 27 à 87 C en une durée de d heures se détermine à l'aide de la capacité calorifique à pression constante : CP = 7/2 nR ; Cp/n = 7/2 R = 7/2 # 8,32 J/ .mol = 29,12 J/ .mol. Pour ramener à un m3 à 27 C, on divise par (22,4 # 300 /273) = 24,6<B>1,</B> soit : 29,12 J/ = 24,6 1= 1,183 kJ/ .m3. Connaissant la puis sance reçue déjà calculée plus haut : 0,1 kW/m2 en moyenne sur 24 h, ainsi que la durée d'un chauffage (égale au double de celle d'une ascension) : d heures, on reçoit, par m2, l'énergie moyenne<B>:</B> d # 3600 s - 0,1 kW = d - 360 kJ/m2. Pour augmenter de 60 la tempé rature de l'air ambiant, il faut que son épaisseur soit de e = d # 360 J/m2 /<B>(601</B> # 1,183.103 J/ .m3) = d # 6 / 1,183 = 5,1 d, en mètres. The thickness of the air layer which can be heated from 27 to 87 C in a period of hours is determined by means of the heat capacity at constant pressure: CP = 7/2 nR; Cp / n = 7/2 R = 7/2 # 8.32 J / .mol = 29.12 J / ml. To reduce to a m3 at 27 C, divide by (22.4 # 300/273) = 24.6 <B> 1, which is: 29.12 J / = 24.6 1 = 1.183 kJ / .M3. Knowing the power received already calculated above: 0.1 kW / m2 on average over 24 hours, as well as the duration of a heating (equal to twice that of an ascent): d hours, we receive, per m2 , average energy <B>: </ B> d # 3600 s - 0.1 kW = d - 360 kJ / m2. To increase the temperature of the ambient air by 60, its thickness must be e = d # 360 J / m2 / <B> (601 </ B> # 1,183,103 J / .m3) = d # 6 / 1.183 = 5.1 d, in meters.

Il s'agit de l'épaisseur d'air à 27 C (V.,,, = 24,61). Si on veut vérifier que le volume de la montgolfière au départ est bien de 10 hm', il faut tenir compte de la dilatation, puis qu'elle part avec de l'air à 87 , et on a un volume de : 0,81 km2 # (360 / 300) # 5,1d = 5 d, l'unité étant des km2.m, c'est-à-dire des hm3. Avec d = 2, on trouve bien 10 hm3. This is the thickness of air at 27 C (V ,,, = 24.61). If we want to check that the volume of the balloon at the start is 10 hm ', we must take into account the expansion, then it starts with air at 87, and we have a volume of: 0.81 km2 # (360/300) # 5.1d = 5 d, the unit being km2.m, that is, hm3. With d = 2, we find 10 hm3.

La formule e = 5,1d montre qu'il faut arbitrer entre la vitesse de montée (trop rapi de, elle rend le pilotage mécanique plus délicat) et l'épaisseur de la verrière. Des valeurs raisonnables semblent : 10 m de haut, pour d = 2, soit 1 h de montée (d'où la vitesse moyenne de 1,6 m/s, ou 5,76 km/h), autant pour la descente, l'arrimage, le regonflage. The formula e = 5.1d shows that it is necessary to arbitrate between the climb speed (too fast, it makes the mechanical control more difficult) and the thickness of the canopy. Reasonable values appear: 10 m high, for d = 2, ie 1 h of climb (hence the average speed of 1.6 m / s, or 5.76 km / h), as much for the descent, the stowage, reinflation.

On peut aussi éliminer le coefficient 2 qui affecte la durée de montée, en installant, sur la même verrière chauffante (de forme décrite plus haut), deux ou trois montgolfières se relayant de manière à ce que la durée d'une montée coïncide avec le chauffage d'une couche d'air. On peut alors avoir, à la fois, une hauteur de verrière limitée à 5 m et une vitesse de 1,6 m/s (la puissance est alors de 28,8 MW et la surface de 1,62 km2), ou 10 m et 0,8 mis (la puissance reste de 14,4 MW et la surface de 0,81 km2), ou toutes valeurs de hauteur de verrière et de vitesse dont le produit vaut 8, la puissance et la surface variant, tant que l'on conserve un écart de température de 60 et un volume de départ des montgolfières de 10 hm', proportionnellement à la vitesse. We can also eliminate the coefficient 2 which affects the duration of rise, by installing, on the same heated glass roof (of form described above), two or three hot-air balloons taking turns so that the duration of a rise coincides with the heating a layer of air. We can then have, at the same time, a canopy height limited to 5 m and a speed of 1.6 m / s (the power is then 28.8 MW and the surface of 1.62 km2), or 10 m and 0.8 mis (power remains 14.4 MW and area 0.81 km2), or any canopy height and velocity values with a product value of 8, power and surface area varying as long as A temperature difference of 60 and a starting volume of the hot air balloons of 10 h are maintained in proportion to the speed.

On sait également<B>(CE</B> supra) que cette variante permet d'éviter de laisser échapper de l'air au fur et à mesure de sa dilatation, car, avec un espace unique et trois montgolfières, il y en a toujours une au sol que l'on peut commencer à gonfler, sous le seul effet de la dilatation (avant de terminer le gonflage avec tout l'air présent dans la verrière, en le remplaçant par de l'air frais). It is also known <B> (CE </ B> supra) that this variant avoids the escape of air as it expands, because, with a single space and three balloons, there is always has one on the ground that one can begin to inflate, under the sole effect of the dilation (before finishing the inflation with all the air present in the canopy, by replacing it with fresh air).

Les calculs ci-dessus supposent, comme on l'a vu en vérification, que l'on vide tout l'air de la verrière en une seule fois dans le ballon, ce qui permet de limiter la hauteur de verrière. Cependant, à proximité des dispositifs d'envol des montgolfières, ou dans les couloirs reliant plusieurs unités au sein d'une même verrière, il est préférable d'avoir des hauteurs plus grandes, car le flux d'air en mouvement se concentre sur une largeur plus faible. On peut donc avoir un volume d'air de la verrière légèrement supérieur à celui du ballon ; l'air déjà chauffé mais en excédent restera "sur le quai", dans ces mêmes zones situées à proximité de la bouche de sortie ou dans les couloirs reliant plusieurs unités. The calculations above assume, as we saw in verification, that we empty all the air of the canopy at one time in the balloon, which allows to limit the height of canopy. However, near the hot-air balloon launching devices, or in the corridors connecting several units within the same canopy, it is preferable to have greater heights, because the moving airflow concentrates on a single space. Weaker width. It is therefore possible to have an air volume of the canopy slightly greater than that of the balloon; the air already heated but in surplus will remain "on the platform", in these same areas located near the outlet mouth or in the corridors connecting several units.

Comme discuté précédemment, il serait donc tout indiqué d'avoir à ces endroits des verrières de meilleure qualité thermique. Or, la hauteur de verrière optimale est justement proportionnelle à la quantité de chaleur par m2 captée par le système. Tout se combine donc favorablement puisque, partant de l'idée qu'il faudrait â ces endroits une hauteur plus élevée, on retrouve la même conclusion à la fin. As discussed above, it would be very appropriate to have in these places windows of better thermal quality. However, the optimum canopy height is precisely proportional to the amount of heat per m2 captured by the system. Everything is therefore combined favorably since, starting from the idea that in these places a higher height would be necessary, we find the same conclusion at the end.

<U>3. Stockage de la chaleur et isolation thermique du sol</U> Le stockage de la chaleur est nécessaire à la continuité de la production d'électricité et à la satisfaction des besoins diurnes <I>I</I> nocturnes et par temps ensoleillé<I>I</I> couvert. Bien que ne soit pas la seule possible, le stockage dans le sol est une option intéressante. La question se pose cependant de savoir si la conductibilité thermique du sol est suffisante. Or, pour obtenir le meilleur rendement, on est également conduit à se poser la question inverse cette conductibilité n'est-elle pas trop forte et ne va-t-on pas avoir des pertes thermiques importantes par le bas ? En réalité, la surfaces des verrières (N.B. - pas celle des couloirs de liaison entre unités différentes d'une même verrière) est telle que, jusqu'à plusieurs dizaines de mètres, le réchauffement du sol par conduction ne se traduit pas par une fuite vers le milieu exté rieur. Il doit donc être considéré comme un stockage de chaleur à très long terme (équilibré en fin de compte par le flux de chaleur géothermique), et non pas comme une perte. Il sera donc plus économique de ne pas prévoir d'isolation horizontale sous la verrière, mais tout au plus une jupe circulaire isolante â son pourtour, d'une dizaine de mètres vers le bas, stoppant les fuites latérales. <B>B.</B><U>Vaporisation</U><B>d'eau</B><U>moyennement</U><B>chaude dans l'air</B> L'intérêt d'utiliser de l'air humide comme fluide moteur a été mis en évidence au point b) du Il - B - 3 (dimensionnement), p. 16. Dans un premier temps, ceci génère un gain dû à la plus faible densité de la vapeur d'eau par rapport à l'air. Puis, à une altitude où le refroidissement conduit l'eau à se condenser, la montgolfière se transforme en nuage. La chaleur latente de vaporisation libérée par la condensation fait que la diminution de la tem pérature interne de la montgolfière est plus lente que celle de l'air externe, ce qui permet au différentiel de température d'augmenter. Le nuage formé dans la montgolfière peut enfin pleuvoir, ce qui peut remplir une fonction de dessalement d'eau de mer, et, de plus, l'éner gie potentielle gravitationnelle de cette pluie peut être récupérée. <U> 3. Storage of heat and thermal insulation of the soil </ U> The storage of heat is necessary for the continuity of the electricity production and the satisfaction of the daytime needs <I> I </ I> nocturnal and in sunny weather < I> I </ I> covered. Although not the only one possible, storage in the soil is an interesting option. The question arises, however, whether the thermal conductivity of the soil is sufficient. However, to obtain the best performance, one is also led to ask the opposite question is this conductivity not too strong and will not we have significant thermal losses from below? In reality, the surfaces of the canopies (NB - not that of the connecting corridors between different units of the same canopy) is such that, up to several tens of meters, the warming of the soil by conduction does not result in a leak towards the outside environment. It must therefore be considered as a very long-term heat storage (ultimately balanced by the geothermal heat flux), and not as a loss. It will therefore be more economical not to provide horizontal insulation under the canopy, but at most a circular insulating skirt at its perimeter, about ten meters down, stopping lateral leaks. <B> B. </ B> <U> Spray </ U> <B> water </ B> <U> moderately </ U> <B> hot in the air </ B> the use of moist air as a working fluid has been demonstrated in point b) of Il - B - 3 (sizing), p. 16. At first, this generates a gain due to the lower density of water vapor compared to air. Then, at an altitude where the cooling leads the water to condense, the balloon becomes a cloud. The latent heat of vaporization released by the condensation causes the decrease in the internal temperature of the balloon to be slower than that of the external air, which allows the temperature differential to increase. The cloud formed in the hot-air balloon can finally rain, which can fulfill a function of desalination of seawater, and, moreover, the gravitational potential energy of this rain can be recovered.

Cet air humide est obtenu en réalisant une "douche" d'eau chaude (soit en la laissant tomber à partir d'une surface percée de petits trous, sans qu'il soit nécessaire de la mettre en pression, soit en créant de fins jets d'eau, dirigés vers le haut, obliquement ou latéralement, qui se divisent en gouttelettes. This moist air is obtained by performing a "shower" of hot water (either by dropping it from a surface pierced with small holes, without having to pressurize it, or by creating fine jets of water, directed upwards, obliquely or laterally, which are divided into droplets.

<U>1. Utilisation de bassins solaires</U> Sous réserve des sources d'énergie alternatives proposées au point suivant, l'utilisation de bassins solaires est un moyen naturel de produire l'eau chaude nécessitée par la production d'air humide chaud (et d'associer la fonction de production d'électricité à la fonction de dessalement d'eau de mer). <U> 1. Use of Solar Pools </ U> Subject to the alternative energy sources proposed in the next point, the use of solar pools is a natural way of producing the hot water required by the production of hot moist air (and associate the power generation function with the seawater desalination function).

En effet, la production d'eau salée chaude à bas prix est la caractéristique des bas sins solaires. La couche d'eau à chauffer, de salinité élevée, se trouve au fond d'un bassin ; elle est isolée thermiquement de l'atmosphère par d'autres couches, et notamment, en surface, une couche d'eau froide, qui perd peu de chaleur par évaporation, et peu salée, l'ensemble étant stable par rapport à la pesanteur, et donc anticonvectif La couche d'eau de fond joue également le rôle d'accumulateur de chaleur. Indeed, the production of hot salt water at low prices is the characteristic of solar basins. The layer of water to be heated, of high salinity, is at the bottom of a basin; it is thermally insulated from the atmosphere by other layers, including, on the surface, a layer of cold water, which loses little heat by evaporation, and low salt, all being stable relative to gravity, and therefore anticonvective The layer of ground water also plays the role of heat accumulator.

Cependant, ici, la structure des différentes couches d'eau doit être considérée de manière dynamique et non plus statique. La chaleur de l'eau chaude du fond du bassin n'est pas recueillie par l'intermédiaire d'un échangeur thermique, c'est cette eau qui est recueillie pour être vaporisée dans l'air alimentant les montgolfières. However, here, the structure of the different layers of water must be considered dynamically and no longer static. The heat of the hot water from the bottom of the pond is not collected through a heat exchanger, it is this water that is collected to be vaporized in the air feeding hot air balloons.

En conception de base, on la renvoie à son point de départ, plus froide mais aussi en quantité plus faible (une partie s'est évaporée dans l'air moteur) et encore plus salée. La conservation des quantités totales d'eau et de sel du bassin est assurée par le fait qu'une partie de cette eau très salée est également renvoyée à la mer ou à des marais salants, tandis que de l'eau de mer froide, de même salinité que la couche supérieure du bassin, y est déversée. Ceci crée un léger flux d'eau de haut en bas, avec deux conséquences bénéfiques. En premier lieu, il n'y a plus à s'inquiéter de la diffusion de sel de bas en haut, et la différence de salinité (donc la stabilité de la structure en couches) est maintenue. In basic design, it is returned to its starting point, colder but also in smaller quantities (a part evaporated in the engine air) and even more salty. The total amount of water and salt in the basin is conserved by the fact that some of this very salty water is also returned to the sea or salt marshes, while cold sea water, same salinity as the upper layer of the basin, is poured there. This creates a slight flow of water from top to bottom, with two beneficial consequences. In the first place, there is no need to worry about salt diffusion from the bottom up, and the difference in salinity (hence the stability of the layered structure) is maintained.

En second lieu, la chaleur des couches intermédiaires, résultant de l'absorption des rayons solaires et de la conduction en provenance du corps noir, est lentement renvoyée vers le bas. Elle est ainsi mieux valorisée. De plus, la couche de surface ne joue plus le rôle de source froide, et donc cède peu de chaleur et de vapeur d'eau à l'atmosphère, évitant ainsi que la différence de masse volumique et de gradient de température entre l'intérieur et l'extérieur du ballon soit réduite. In the second place, the heat of the intermediate layers, resulting from the absorption of the solar rays and the conduction from the black body, is slowly returned downwards. It is thus better valued. In addition, the surface layer no longer plays the role of cold source, and therefore yields little heat and water vapor to the atmosphere, thus avoiding the difference in density and temperature gradient between the interior and the outside of the balloon is reduced.

L'eau chaude est récoltée à l'aide de gros tuyaux percés, roulant au fond de l'eau sur des pistes en dur (si cette condition n'était pas réalisable, on pourrait équiper ces tuyaux de ballasts de manière à leur assurer une quasi-flottaison). Les tuyaux balayent des secteurs angulaires de manière à assurer dans de bonnes conditions, au centre de rotation, l'évacua tion de l'eau. Si l'entraînement se fait depuis la rive, ce devraient être de simples secteurs angulaires, avec retour à vide au point de départ (donc il faut plusieurs secteurs pour alimenter un même évaporateur). (On peut aussi envisager un mouvement circulaire perma nent, type bassins des stations d'épuration d'eaux usées, mais la question de l'entraînement du tuyau est plus délicate). Les arrivées d'eau se font dans la foulée. La conception de base décrite ci-dessus nécessite donc trois tuyaux parallèles, en triangle, le retour d'eau très salée et tiède se faisant juste derrière la récolte d'eau chaude, avec l'alimentation en eau de mer fraîche à la surface. The hot water is harvested using large pipes drilled, rolling on the bottom of the water on solid tracks (if this condition was not feasible, we could equip these pipes with ballasts to ensure they almost waterline). The pipes sweep angular sectors so as to ensure in good conditions, at the center of rotation, the evacuation of the water. If the drive is from the shore, it should be simple angular sectors, with empty return to the starting point (so it takes several sectors to feed the same evaporator). (It is also possible to envisage a permanent circular movement, like the basins of sewage treatment plants, but the question of driving the pipe is more delicate). Arrivals of water are made in the wake. The basic design described above therefore requires three parallel pipes, in a triangle, the return of very salty and warm water being just behind the hot water harvest, with the supply of fresh sea water to the surface.

Cependant, cette conception n'est optimale qu'en cas de diffusion importante du sel du bas vers le haut (par principe, la structure en couches de salinités différentes bloque toute convection), dont il n'est pas certain qu'elle se produise spontanément. A défaut, la couche inférieure verra sa salinité augmenter jusqu'à une valeur très importante, peu pro pice à son évaporation et à son dessalement. II peut donc être opportun de mélanger cette eau de retour avec de l'eau de mer initiale, de manière à ce que son titre en sel soit à peine supérieur à celui de l'eau chaude prélevée. Cependant, dans le cas d'un bassin solaire à rela tivement haute température, ceci conduit â réinjecter de l'eau assez froide exactement là où, une heure plus tard, on voudra à nouveau prélever de l'eau chaude. However, this design is optimal only in case of high salt diffusion from bottom to top (in principle, the layered structure of different salinities blocks all convection), which is not certain to happen spontaneously. Otherwise, the lower layer will increase in salinity to a very high value, which is not conducive to evaporation and desalination. It may therefore be advisable to mix this return water with initial sea water, so that its salt content is only slightly higher than that of the hot water taken. However, in the case of a relatively high temperature solar pond, this leads to reinjecting cold enough water exactly where, an hour later, we will again want to take hot water.

Il serait donc préférable de réinjecter de l'eau à mi-hauteur, de manière à ce que la couche du fond soit remplacée par celle qui lui était immédiatement supérieure, déjà assez chaude. Cependant, si l'on respecte scrupuleusement le principe de maintien de la quantité totale de sel (et d'eau) du bassin, la salinité de la couche ainsi réinjectée à mi-hauteur sera au moins égale à celle de la couche prélevée au fond, et donc elle tombera elle aussi au fond. It would therefore be preferable to reinject water halfway up, so that the bottom layer is replaced by that which was immediately higher, already hot enough. However, if the principle of maintaining the total amount of salt (and water) in the basin is scrupulously respected, the salinity of the layer thus reinjected at mid-height will be at least equal to that of the layer taken from the bottom. and so she will fall to the bottom too.

Mais le même principe peut souffrir des exceptions momentanées, à condition qu'en moyenne sur 24 h (voire plus), les quantités de sel et d'eau prélevées et réinjectées sont égales. Ainsi, à certaines plages horaires où il est nécessaire de préserver la chaleur de la couche inférieure et des couches immédiatement voisines, on réinjectera dans une couche médiane de l'eau de retour suffisamment mélangée avec de l'eau peu salée, pour que sa den- sité lui permette de ne pas tomber au fond. Et, à d'autres périodes, on réinjectera de l'eau très salée, en homogénéisant l'ensemble des couches inférieures, de manière à reconstituer le gradient de salinité normal sans que la couche inférieure soit excessivement salée. But the same principle may suffer momentary exceptions, provided that on average over 24 hours (or more), the quantities of salt and water taken and reinjected are equal. Thus, at certain time slots where it is necessary to preserve the heat of the lower layer and immediately adjacent layers, it will reinject in a middle layer of return water sufficiently mixed with low-salt water, so that its den - it allows him not to fall to the bottom. And at other times, very salty water will be reinjected, homogenizing all the lower layers, so as to reconstitute the normal salinity gradient without the lower layer being excessively salty.

La détermination des heures optimales pour ces deux comportements peut dépendre de l'ensoleillement, des besoins en électricité du réseau, du fait que les montgolfières sont plus efficaces la nuit parce que l'air extérieur est plus froid donc plus lourd. The determination of the optimal hours for these two behaviors can depend on the sunshine, the electricity needs of the network, the fact that hot air balloons are more effective at night because the outside air is colder and therefore heavier.

On peut également alterner les rôles de plusieurs bassins. L'un produira de l'eau très chaude, servant au dernier chauffage de l'air, pendant que l'autre se contentera de donner de l'eau moyennement tiède, servant au premier chauffage, jusqu'à ce qu'on échange ces rôles pour rétablir les caractéristiques moyennes (quantités totales d'eau et de sel) de chacun d'entre eux. You can also alternate the roles of several basins. One will produce very hot water, used for the last heating of the air, while the other will be satisfied to give the moderately warm water, serving for the first heating, until one exchanges these roles to restore the average characteristics (total amounts of water and salt) of each of them.

Une variante du même principe consiste à utiliser un bassin de préchauffage dont l'eau alimente, par le fond, le bassin à haute température, l'eau de ce dernier étant d'abord utilisée pour chauffer de l'air déjà préchauffé, puis, ayant ainsi perdu une partie de sa cha leur, pour préchauffer de l'air froid et sec. (Ce schéma est thermodynamiquement équiva lent au principe décrit au paragraphe précédent ; il présente l'intérêt de réduire les transferts d'eau entre bassins solaires et douches d'évaporation, les remplaçant par des transferts de bassin à bassin et de douche à douche). A variant of the same principle consists in using a preheating basin whose water feeds, by the bottom, the basin at high temperature, the water of the latter being first used to heat already preheated air, then, having thus lost part of its heat, to preheat cold and dry air. (This diagram is thermodynamically equivalent to the principle described in the previous paragraph, it has the advantage of reducing water transfer between solar pools and evaporation showers, replacing them with basin-to-basin and shower shower transfers) .

Par ailleurs, le renforcement du rendement thermodynamique du bassin solaire, peut éventuellement être recherché à l'aide des mêmes outils que pour les verrières : orientation oblique de la surface qui peut résulter de l'existence d'ondes se propageant à la surface ; couche supplémentaire d'isolant thermique, antireflet et / ou antiévaporation. Ce dernier point doit être également considéré dans la mesure où le rendement du ballon lui-même est meilleur dans une atmosphère sèche. Moreover, the thermodynamic efficiency enhancement of the solar basin can possibly be sought using the same tools as for the glass roofs: oblique orientation of the surface that can result from the existence of waves propagating on the surface; additional layer of thermal insulation, antireflection and / or anti-evaporation. This last point must also be considered in that the performance of the balloon itself is better in a dry atmosphere.

<U>2. Autres origines possibles d'eau chaude</U> Comme précisé en introduction, il est possible de contribuer à la lutte contre l'effet de serre en développant l'énergie solaire, mais aussi en améliorant l'efficacité énergétique de modes de production d'électricité existants (centrales thermiques ou nucléaires), ou en valorisant sous forme électrique d'autres formes d'énergie renouvelables, telles que l'éner gie géothermique. <U> 2. Other possible sources of hot water </ U> As mentioned in the introduction, it is possible to contribute to the fight against the greenhouse effect by developing solar energy, but also by improving the energy efficiency of production methods. existing electricity plants (thermal or nuclear power stations), or by using other forms of renewable energy such as geothermal energy in electrical form.

Ce dernier point rejoint la logique de l'invention consistant à proposer un revenu de substitution aux pays actuellement producteurs d'hydrocarbures, l'énergie géothermique pouvant provenir d'anciens puits de pétrole, aujourd'hui épuisés, où l'on injecterait de l'eau froide pour l'extraire ultérieurement, plus chaude. Plus généralement, toute source abondante de chaleur basse température qui a l'eau pour fluide caloporteur et qui ne trouve pas une utilité adaptée sous forme de chauffage d'habitations ou de serres, de process industriels, etc., peut être valorisée dans le cadre de la présente invention. This last point joins the logic of the invention of proposing an income of substitution to the current producing countries of hydrocarbons, the geothermal energy being able to come from old wells of oil, today exhausted, where one would inject cold water to extract it later, warmer. More generally, any abundant source of low temperature heat which has water for coolant and which does not find a suitable utility in the form of heating homes or greenhouses, industrial processes, etc., can be valued in the context of the present invention.

En particulier, la chaleur basse température produite par les grosses centrales électriques thermiques ou nucléaires peut alimenter, soit les "usines à air" décrites au point suivant, soit les montgolfières, soit les deux. In particular, the low temperature heat produced by large thermal or nuclear power plants can supply either the "air plants" described in the following point, or balloons, or both.

Un bon rendement de ces étages secondaires de production d'électricité peut passer par une légère baisse de rendement de l'étage primaire ou par des investissements complé mentaires en matière de contacts thermiques, de sorte que l'eau sortant des échangeurs qui refroidissent la vapeur des turbines soit un peu moins froide que dans ces installations telles qu'elles sont aujourd'hui conçues. Cependant, la présente invention peut par ailleurs aider à satisfaire aux contraintes de faible perturbation du milieu (notamment quand il s'agit de rivières) de prélèvement (amélioration du pourcentage d'eau restituée) ou de rejet (bon refroidissement de l'eau rejetée). Il n'est donc pas exclu de faire fonctionner l'usine à air et/ou les montgolfières à partir d'eau pas trop froide sans nuire globalement au bon fonctionnement de la centrale, dont les caractéristiques du circuit de refroidissement ne résultent pas uniquement de la volonté d'avoir un échange thermique de source froide à la plus basse température possible. A good efficiency of these secondary stages of electricity production can pass through a slight decrease in efficiency of the primary stage or by additional investments in thermal contacts, so that the water leaving the exchangers that cool the steam turbines are a little cooler than in these facilities as they are now designed. However, the present invention can also help to meet the constraints of low environmental disturbance (especially when it comes to rivers) sampling (improvement of the percentage of water returned) or rejection (good cooling water rejected ). It is therefore not excluded to operate the air plant and / or hot air balloons from not too cold water without generally affecting the proper functioning of the plant, whose cooling system characteristics are not only the result of the desire to have a heat exchange cold source at the lowest possible temperature.

En ce qui concerne l'utilisation des "usines à air" décrites au point suivant, non pas dans les pays envisagés ci-dessus, mais dans les pays industrialisés, leur alimentation en air très froid sera possible, même de jour, durant les vagues de froid où la demande d'élec tricité est la plus forte. Il n'est donc pas nécessaire de prévoir les importants moyens de stockage d'air froid développés plus bas. With regard to the use of the "air plants" described in the following point, not in the countries envisaged above, but in the industrialized countries, their supply of very cold air will be possible, even during the day, during the waves. cold where the demand for electricity is the strongest. It is therefore not necessary to provide the important means of storing cold air developed below.

Dans le cas de centrales nucléaires, les montgolfières peuvent être développées de manière autonome, comme décrit précédemment ; on peut cependant aussi envisager de transformer en "cheminées solaires", remplaçant les tuyaux de ravitaillement en vol, les tours de refroidissement qui assurent déjà, en fait, la fonction de création de cumulus artificiels, sans en récupérer la force ascensionnelle. In the case of nuclear power plants, balloons can be developed autonomously, as previously described; However, we can also consider turning into "solar fireplaces", replacing the refueling pipes in flight, the cooling towers that already provide, in fact, the function of creating artificial cumulus, without recovering the upward force.

3. Amélioration du rendement <U>par la vaporisation de l'eau à volume</U> constant Les caractéristiques les plus prometteuses de l'invention, telles qu'elles résultent de la description ci-dessus, étant les suivantes : utilisation d'eau chaude, éventuellement salée, disponible à une température de l'ordre de 60 à 100 C, pour un coût modéré ; évaporation de cette eau, sous forme de "douches", permettant de chauffer et de saturer en vapeur d'eau des quantités importantes d'air, destinées à servir de fluide moteur ; refroidissement très limité de cet air au cours de sa détente, dû à la présence de la vapeur d'eau, dont la con densation apporte la chaleur nécessaire à ce quasi-maintien de sa température ; utilisation de cet air saturé en vapeur d'eau, dans une montgolfière dont le fonctionnement est comparable à celui d'un cumulus artificiel, de façon à en capter, à titre principal, la force ascensionnelle, et à titre accessoire, l'eau douce obtenue par condensation de la vapeur, les mêmes caractéristiques d'utilisation de l'eau comme fluide caloporteur et de l'air saturé en vapeur d'eau comme fluide moteur, sans turbine, à l'aide de dispositifs de grandes dimensions (notamment de grandes enveloppes de gaz), fonctionnant dans des déserts côtiers, sous assez faible pression, à des vitesses limitées, à partir d'une source chaude d'assez basse température, mais utilisant une source froide plus froide que ce qui est habi tuellement le cas, et produisant finalement une puissance importante et éventuellement de l'eau douce en quantité non négligeable, se retrouvent dans le dispositif décrit ci-dessous.  3. Improvement of <U> Efficiency by Constant Water Spray </ U> The most promising features of the invention, as they result from the above description, are as follows: hot water, possibly salted, available at a temperature of the order of 60 to 100 C, for a moderate cost; evaporation of this water, in the form of "showers", for heating and saturating in water vapor large amounts of air, intended to serve as a driving fluid; very limited cooling of this air during its relaxation, due to the presence of water vapor, whose con densation provides the heat necessary for this quasi-maintenance of its temperature; use of this air saturated with water vapor, in a balloon whose operation is comparable to that of an artificial cumulus, so as to capture, primarily, the ascensional force, and as an accessory, fresh water obtained by condensation of steam, the same characteristics of using water as heat transfer fluid and air saturated with water vapor as the driving fluid, without turbine, using large devices (particularly large gas envelopes), operating in coastal deserts, under fairly low pressure, at limited speeds, from a hot source of relatively low temperature, but using a cooler colder than is usually the case , and finally producing a large power and possibly fresh water in a significant amount, are found in the device described below.

Bien qu'utilisant les mêmes principes que les montgolfières, il n'est pas concurrent, mais complémentaire. En effet, on fait ici travailler l'air entre 1,4 atm et 1 atm. La montgol fière, elle, le fait travailler entre 1 atm et 0,5 atm. On peut donc récupérer l'air à la sortie d'un système pour l'utiliser dans l'autre. Ceci est d'autant plus justifié que, si l'on cherche à travailler à des températures pas trop faibles (donc avec une pression de vapeur saturante relativement importante), aucun de ces deux systèmes ne consomme avec une bonne ren tabilité thermodynamique toute la chaleur latente de vaporisation de l'eau provenant des bassins solaires. Par contre, en les utilisant successivement, elle est mieux valorisée. De plus, l'existence d'une usine fonctionnant entièrement au sol garantit la continuité d'une partie au moins de la production d'électricité, même par très grand vent La puissance produite par cette "usine à air" étant, pour le même flux d'air humide, de l'ordre du tiers de celle des montgolfières, pour une industrialisation qui semble du même ordre de difficultés et de coûts, elle constitue a priori un élément accessoire à intégrer au système de montgolfières. Cependant, en raison notamment de sa position antérieure dans la chaîne de l'air humide, et des matériaux peut-être moins innovants à mettre en oeuvre, il ne peut être exclu qu'une telle usine (prototype réduit ou bâtiment de taille réelle) soit construite avant les montgolfières. C'est pourquoi la protection revendiquée par le présent brevet porte aussi bien sur cette usine, en tant qu'elle serait intégrée dans la chaîne de l'air humide qui débouche sur les montgolfières, ou qu'elle serait autonome et libérant dans l'atmosphère l'air humide expulsé par la phase "échappement". Although using the same principles as hot air balloons, it is not a competitor, but complementary. In fact, the air is made to work between 1.4 atm and 1 atm. The proud Montgol, she makes it work between 1 atm and 0.5 atm. One can thus recover the air at the exit of a system to use it in the other one. This is all the more justified because, if we try to work at temperatures that are not too low (so with a relatively high saturation vapor pressure), neither of these two systems consumes all the heat with good thermodynamic reactivity. latent vaporization of water from solar pools. By cons, using them successively, it is better valued. In addition, the existence of a plant operating entirely on the ground guarantees the continuity of at least part of the electricity production, even in very high wind. The power produced by this "air factory" being, for the same moist airflow, of the order of a third of hot air balloons, for an industrialization that seems of the same order of difficulty and cost, it is a priori an accessory element to be included in the hot air balloon system. However, due in particular to its previous position in the humid air chain, and perhaps less innovative materials to implement, it can not be excluded that such a plant (reduced prototype or real size building) be built before hot air balloons. This is why the protection claimed by this patent covers this plant as well, insofar as it would be integrated into the humid air chain that leads to hot air balloons, or that it would be autonomous and free in the air. atmosphere the humid air expelled by the "exhaust" phase.

<I>a) Principe de l' "usine à air"</I> De l'air soit ambiant, soit de préférence plus froid (Cf. infra, point f), est transféré, toutes les minutes environ, par dizaines de milliers de m', dans des locaux capables de résister à des différences de pression de l'ordre d'1/2 atmosphère et équipés d'un piston de grande taille (plusieurs centaines de m2) à chacune de leurs deux extrémités. <I> a) Principle of the "air plant" </ I> Air is either ambient or preferably colder (see infra, point f), is transferred, approximately every minute, by tens of thousands of m ', in premises capable of withstanding pressure differences of the order of 1/2 atmosphere and equipped with a large piston (several hundred m2) at each of their two ends.

Un de ces pistons, qui n'aura à travailler que sous des différences de pression limi tées, et qui peut donc être mu par un procédé banal (vérins pneumatiques ou hydrauliques, étanchéité assurée par des soufflets) permet l'admission et l'échappement du fluide moteur. Ce dernier (l'air initialement ambiant ou froid) peut être pré-comprimé par le retour du piston moteur, puis est chauffé comme au début du point B ci-dessus (douches à eau chau de). Pour de l'air froid mais non pré-comprimé, sa température passe approximativement de 0 C à 60 C, d'où une augmentation de pression d'air de plus de 0,2 atmosphère, à laquelle s'ajoute la pression de vapeur saturante de l'eau (0,1 à 0,2 atm). One of these pistons, which will have to work only under limited pressure differences, and which can therefore be moved by an ordinary process (pneumatic or hydraulic cylinders, sealing provided by bellows) allows admission and exhaust of the driving fluid. The latter (air initially ambient or cold) can be pre-compressed by the return of the engine piston, then is heated as at the beginning of point B above (hot water showers). For cold but non-pre-compressed air, its temperature passes approximately 0 C to 60 C, resulting in an increase in air pressure of more than 0.2 atmosphere, to which is added the vapor pressure saturating water (0.1 to 0.2 atm).

Cet air peut alors se détendre, en une grosse fraction de minute, en poussant l'autre piston avec une force se mesurant en 107 N sur une course de quelques dizaines de mètres. On retrouve une puissance de l'ordre d'une à quelques dizaines de MW. (Cette recette est la seule certaine ; la production d'eau douce dépend de si la condensation se produit sous forme de gouttes assez grosses pour tomber immédiatement sur le sol et se remélanger avec l'eau salée du chauffage, ou si ces gouttes restent en suspension et peuvent être recueillies sur des filtres lors de la phase d'échappement). This air can then relax, in a big fraction of a minute, by pushing the other piston with a force measuring 107 N on a run of a few tens of meters. We find a power of the order of one to several tens of MW. (This recipe is the only one of its kind, the production of fresh water depends on whether the condensation occurs in the form of drops large enough to fall immediately on the ground and remix with the salt water of the heating, or if these drops remain in water. suspension and can be collected on filters during the exhaust phase).

Cette puissance est produite en continu dès lors que l'on a plusieurs "cylindres" ain si équipés de pistons, et qui travaillent à tour de rôle. Il est même possible de coordonner ces cylindres et de collecter ces puissances d'une manière analogue à celle qui est mise en aeuvre pour les moteurs thermiques à deux ou quatre temps ("moteurs à explosion") : on obtient finalement un seul mouvement circulaire à peu près uniforme, entraînant de maniè re régulière un seul générateur électrique (ou trois machines : génératrice à courant continu, moteur à courant continu, alternateur, si l'on souhaite une qualité optimale d'alimentation d'un réseau). This power is continuously produced when there are several "cylinders" so equipped with pistons, and who work in turn. It is even possible to co-ordinate these cylinders and to collect these powers in a manner similar to that which is employed for two- or four-stroke combustion engines ("combustion engines"): finally, a single circular motion is obtained. approximately uniform, regularly driving a single electrical generator (or three machines: DC generator, DC motor, alternator, if you want optimal power supply network).

Le mouvement alternatif du piston peut se décomposer en trois phases principales pendant environ un quart de cycle, la détente du gaz pousse le piston qui entraîne le reste de la chaîne de transmission, jusqu'à la génératrice électrique ; pendant le quart suivant, le retour de la bielle et donc du piston permet les phases d'échappement complet de l'air (le piston arrière venant à la rencontre du piston moteur) et d'admission d'air froid (le piston moteur recule, mais le piston arrière recule encore plus vite - la succession de ces phases étant rapide, on peut même prévoir que, plutôt que d'être freiné puis remis en mouvement en sens inverse, le piston arrière "rebondisse" sur le piston moteur qui serait équipé de ressorts assez souples). The reciprocating movement of the piston can be broken down into three main phases for about a quarter of a cycle, the expansion of the gas pushes the piston which drives the rest of the transmission chain to the electric generator; during the following quarter, the return of the connecting rod and therefore of the piston allows the complete exhaust phases of the air (the rear piston coming to meet the engine piston) and cold air intake (the engine piston recedes , but the rear piston moves back even faster - the succession of these phases being fast, one can even predict that, rather than being braked and then set in motion in opposite direction, the rear piston "bounces" on the engine piston which would be equipped with fairly flexible springs).

Enfin, il semble nécessaire d'obtenir une assez bonne stabilisation du piston pendant la moitié du cycle. En effet, le rendement est optimal si la vaporisation de l'eau se fait en une durée pas trop faible (au moins une minute) et avec un volume assez stable (on peut cependant utiliser le piston pour comprimer l'air avant de le chauffer et de vaporiser l'eau, comme on le verra plus loin, et ces deux phases peuvent légèrement s'interpénétrer ; il est de plus utile de commencer la détente du gaz un peu avant la fin du chauffage, de manière à écrêter la courbe de pression, et ainsi réduire les spécifications de tenue à la pression, qui sont un facteur de coût important).  Finally, it seems necessary to obtain a fairly good stabilization of the piston during half of the cycle. Indeed, the yield is optimal if the vaporization of the water is done in a not too small duration (at least a minute) and with a rather stable volume (one can however use the piston to compress the air before heating it and vaporize the water, as will be seen later, and these two phases may slightly interpenetrate, it is also useful to start the expansion of the gas a little before the end of heating, so as to clipping the curve of pressure, and thus reduce the pressure resistance specifications, which are a significant cost factor).

Pour obtenir cette stabilisation de chaque piston pendant environ la moitié de son cycle, tout en transformant son cycle en mouvement de rotation et sa force motrice en couple moteur aussi constant que possible une fois additionnées les contributions des différents "cylindres", il est nécessaire d'adapter le principe bielle-manivelle. Trois solu tions sont présentées aux trois points suivants. To obtain this stabilization of each piston during about half of its cycle, while transforming its cycle into rotational movement and its motive force in engine torque as constant as possible once the contributions of the different "cylinders" have been added, it is necessary to to adapt the principle crank-handle. Three solutions are presented in the following three points.

(Une dernière homogénéisation peut venir de l'utilisation de volants d'inertie, qui devront être capables de fournir ou d'absorber de 10 à 100 MJ sans variations trop impor tantes de leur vitesse de rotation - une énergie cinétique de 1000 MJ correspond par exem ple à 40 tonnes réparties à 7 m d'un axe tournant à S tours/s, ou à 110 tonnes à 3 tr/s. On a de ce point de vue une bonne complémentarité avec la régulation de la vitesse et de la puis sance des montgolfières : aux échelles de temps inférieures à la seconde, on peut prélever la puissance nécessaire sur les volants d'inertie, et non pas sur les électrolyseurs envisagés p. 19 - 20 pour soulager la montgolfière et lui permettre d'accélérer ; de quelques secondes à quelques dizaines de secondes, c'est à l'inverse l'accélération de la montgolfière qui soulage l'usine à air et lui permet de restocker de l'énergie cinétique de rotation ; au-delà de la minute, un renforcement du flux de chaleur en provenance des bassins solaires permet à la fois d'augmenter la puissance électrique de l'usine à air, et le flux d'air humide produit par cette dernière, qui doit se stabiliser à un niveau plus élevé si les montgolfières doivent continuer à tourner plus vite avec un volume inchangé).  (A last homogenization can come from the use of flywheels, which will have to be capable of supplying or absorbing from 10 to 100 MJ without significant variations in their rotational speed - a kinetic energy of 1000 MJ corresponds by example at 40 tons distributed at 7 m from an axis turning at S revolutions / s, or at 110 tons at 3 rev / s. From this point of view, it is a good complementarity with the speed and speed control. hot air ballooning: at time scales of less than one second, the power required on the flywheels, and not on the electrolyzers envisaged on page 19-20, can be used to relieve the hot-air balloon and enable it to accelerate; a few seconds to a few tens of seconds, it is the opposite of the acceleration of the balloon that relieves the air plant and allows it to restock kinetic energy rotation, beyond the minute, a reinforcement of the flow of ch from the solar basins both increases the electric power of the air plant, and the flow of moist air produced by the latter, which must stabilize at a higher level if hot air balloons are to continue to turn faster with unchanged volume).

<I>b) Première variante du principe bielle-manivelle : manivelle à rainure</I> La première solution consiste à utiliser comme manivelle un disque (dans la prati que largement évidé) équipé d'une rainure allant du centre jusqu'à un point proche de la périphérie (figure 2). L'extrémité de la bielle se loge dans cette rainure ; pendant un demi- tour, elle reste au centre du disque : ceci permet la stabilisation du piston pendant la moitié du cycle, que l'on recherchait ; pendant un quart de tour, la détente du gaz pousse la bielle qui entraîne le disque ; et pendant le dernier quart, le retour de la bielle et donc du piston permet les phases d'échappement et d'admission. <I> b) First variant of the crank-handle principle: crank with groove </ I> The first solution is to use as a crank a disc (in the practically hollowed out practice) equipped with a groove going from the center to a crank point close to the periphery (Figure 2). The end of the connecting rod is housed in this groove; during a half-turn, it remains in the center of the disc: this allows the piston to stabilize during half of the cycle, which was sought; for a quarter turn, the expansion of the gas pushes the connecting rod which drives the disc; and during the last quarter, the return of the connecting rod and therefore the piston allows the exhaust and intake phases.

Les inconvénients de cette solution sont que c'est le rayon du disque qui est égal à la course du piston (donc son diamètre est égal au double), et que la trajectoire des différentes bielles empêche que ces disques soient mécaniquement solidaires par un lien fixe. The disadvantages of this solution are that it is the radius of the disc which is equal to the stroke of the piston (so its diameter is equal to twice), and that the trajectory of the different connecting rods prevents these discs are mechanically secured by a fixed link .

Ils peuvent cependant être coaxiaux (autour d'un axe vertical) et tourner à la même vitesse. Ils sont soutenus, maintenus en place (selon le principe décrit au point II - C - 1, p. 19, maintien des tambours d'enroulement des câbles ou sangles des montgolfières) et solidarisés par leurs circonférences, qui sont équipées, à l'exception de la face inférieure du disque inférieur et de la face supérieure du disque supérieur, de pistes dentées légèrement déversées vers l'extérieur. Des roues dentées dont les axes horizontaux sont solidaires du bâti, constituent avec ces pistes des engrenages coniques, et assurent ainsi à la fois l'homo généisation des mouvements (les vitesses de rotation seront rigoureusement égales, bien qu'en sens opposé d'un disque à l'autre), et, pour l'une d'entre elles, la transmission du cou ple (réduit puisque la vitesse de rotation sera amplifiée) à un arbre horizontal qui alimente lui-même, après un ou plusieurs autres étages de démultiplication, le générateur électrique (alternateur ou machine à courant continu). Un disque peut porter deux rainures, une sur sa face inférieure et une sur sa face su périeure. Au total, on peut par exemple avoir quatre disques, et donc huit pistons, dont deux travaillent en même temps, l'un au début de sa détente, et l'autre à la fin, donc avec une force inférieure. Le nombre de huit pistons permet donc un certain lissage de la puis sance transmise, qui peut encore être amélioré en adaptant la forme des rainures à l'évolu tion de la force produite (elles n'ont été représentées sous forme rectiligne, dans la figure 2, que par souci de simplification - par ailleurs, elles pourront être équipées de ressorts, de manière à éviter que la manivelle ne passe brutalement d'une extrémité à l'autre de cette rainure). They can however be coaxial (around a vertical axis) and rotate at the same speed. They are supported, held in place (according to the principle described in point II - C - 1, page 19, holding the winding drums of the cables or straps of balloons) and secured by their circumferences, which are equipped with except for the underside of the lower disk and the upper surface of the upper disk, toothed tracks slightly discharged to the outside. Gear wheels whose horizontal axes are integral with the frame, constitute with these tracks conical gears, and thus ensure both homo généisation movements (rotation speeds will be strictly equal, although in the opposite direction of a disk) and, for one of them, the transmission of the neck (reduced since the speed of rotation will be amplified) to a horizontal shaft which feeds itself, after one or more other stages of gearing, the electric generator (alternator or DC machine). A disc may have two grooves, one on its underside and one on its upper face. In total, one can for example have four disks, and therefore eight pistons, two of which work at the same time, one at the beginning of its relaxation, and the other at the end, so with a lower force. The number of eight pistons thus allows a certain smoothing of the transmitted power, which can be further improved by adapting the shape of the grooves to the evolution of the force produced (they have not been represented in rectilinear form, in the figure 2, that for the sake of simplification - moreover, they may be equipped with springs, so as to prevent the crank from passing abruptly from one end to the other of this groove).

<I>c) Deuxième variante du principe bielle-manivelle : utilisation d'engrena-</I> <I>ges non circulaires</I> La deuxième solution consiste, une fois le mouvement alternatif de la bielle conver ti en mouvement circulaire de la manivelle, à utiliser des engrenages non circulaires, ou circulaires mais excentrés. On peut ainsi élargir, dans la courbe donnant l'abscisse du pis ton en fonction du temps (avant cette transformation, cette courbe est approximativement une sinusoïde), le palier d'abscisse minimale. <I> c) Second variant of the crank-rod principle: use of engrena - </ I> <I> non-circular grids </ I> The second solution consists, once the reciprocating movement of the rod converts in circular motion crank, to use non-circular gears, or circular but eccentric. It is thus possible to widen, in the curve giving the abscissa of the udder as a function of time (before this transformation, this curve is approximately a sinusoid), the minimum abscissa level.

Un exemple classique d'engrenages non circulaires est constitué par une paire d'ellipses identiques, tournant chacune autour de son foyer, lesquels sont séparés par une distance égale au grand axe des ellipses. Cette géométrie convient assez bien ici (Cf. fig. 3), bien qu'il soit possible de modifier légèrement ces contours de manière à obtenir, sur l'en semble des cylindres et pistons, le meilleur lissage, sur un cycle, du solde entre la puissance produite et la puissance consommée. Par ailleurs, en variant l'excentricité des ellipses de base, on peut choisir le nombre de cylindres, de bielles et de paires d'engrenages, tout en conservant cet objectif de lissage de la puissance. A typical example of non-circular gears is a pair of identical ellipses, each rotating around its focus, which are separated by a distance equal to the major axis of the ellipses. This geometry is quite suitable here (see Fig. 3), although it is possible to slightly modify these contours so as to obtain the best smoothing, on a cycle, of the balance on the cylinder and pistons. between the power produced and the power consumed. Moreover, by varying the eccentricity of the basic ellipses, one can choose the number of cylinders, connecting rods and gear pairs, while maintaining this objective of smoothing the power.

Le principal problème est le suivant : quelle que soit la variante mécanique proposée, dès lors que la phase de poussée du piston succède à celle que l'on a voulu élargir (quasi-immobilité permettant la vaporisation de l'eau chaude), cette phase de poussée du piston (pour laquelle les deux ellipses sont accolées par leurs grands côtés) conduit à une traction d'une ellipse par l'autre, et non pas à une poussée (il y a naturellement roulement de l'une sur l'autre, mais la non-circularité des engrenages fait que la force n'a pas seulement une composante tangentielle ; ici, la composante normale tend à séparer les engrenages et non à les solidariser). The main problem is as follows: whatever the mechanical variant proposed, as soon as the thrust phase of the piston succeeds that which one wanted to widen (quasi-immobility allowing the vaporization of the hot water), this phase piston thrust (for which the two ellipses are contiguous by their long sides) leads to a traction of one ellipse by the other, and not to a thrust (there is naturally rolling of one on the other but the non-circularity of the gears makes the force not only have a tangential component, here the normal component tends to separate the gears and not to join them).

Il faut donc créer une liaison bilatérale mobile. Celle-ci prendra la forme d'un petit chariot à roues horizontales (fig. 4), formant deux ou trois paires de tenailles entre lesquel les seront enserrées des pistes de roulement verticales intérieures à chaque ellipse dentée. La robustesse de ce chariot et de ses roues devra être telle qu'il transmette une grande partie de la poussée totale du piston (sa composante normale). Il est exclu que son roulement puisse résulter de la simple avancée des points de contact des deux ellipses : le fait qu'à l'arrière, celles-ci aient tendance à s'écarter, peut très difficilement être transformé en mouvement vers l'avant du chariot. Il faudra donc qu'il soit motorisé, et asservi à suivre le déplacement de ce point de contact (le plus simple étant un asservissement commandé par la différence d'écartement entre sa paire de roues avant et sa paire de roues arrière). It is therefore necessary to create a bilateral mobile link. This will take the form of a small trolley with horizontal wheels (Fig. 4), forming two or three pairs of pincers between which they will be clasped from the vertical running tracks inside each toothed ellipse. The robustness of this truck and its wheels must be such that it transmits a large part of the total thrust of the piston (its normal component). It is excluded that its bearing can result from the simple advance of the contact points of the two ellipses: the fact that in the rear, they tend to deviate, can very easily be transformed into forward motion of the cart. It will therefore be motorized, and enslaved to follow the movement of this point of contact (the simplest being a servo controlled by the difference in spacing between the pair of front wheels and the pair of rear wheels).

Le diamètre du cercle décrit par la manivelle est égal à la course du piston, donc son rayon est égal à la moitié de cette course. Les engrenages sont en position horizontale, les "cylindres" sont répartis autour d'un axe central vertical, auquel sont fixés, les uns au- dessus des autres, tous les engrenages suiveurs de chaque paire (la cohésion de cet ensemble pourra résulter non seulement de la fixation de chaque engrenage à un arbre cylindrique, mais aussi de liaisons directes, donc bénéficiant d'un bras de levier plus important, d'un engrenage au suivant). Le mouvement peut ensuite être démultiplié et transféré à des machines électriques d'axe horizontal, à l'aide d'engrenages classiques. The diameter of the circle described by the crank is equal to the stroke of the piston, so its radius is equal to half of this stroke. The gears are in horizontal position, the "cylinders" are distributed around a vertical central axis, to which are fixed, one above the other, all the follower gears of each pair (the cohesion of this set may result not only the attachment of each gear to a cylindrical shaft, but also direct links, thus benefiting from a greater lever, a gear to the next). The movement can then be scaled down and transferred to horizontal axis electrical machines using conventional gears.

<I>d)</I> Troisième <I>variante du principe bielle-manivelle :</I> connexion <I>alternative</I> <I>de la bielle à deux</I> pistons <I>en opposition de phase</I> Le même but (obtenir l'immobilité du piston moteur pendant la fraction du cycle environ sa moitié - pendant laquelle l'air froid est chauffé et saturé en vapeur d'eau par l'eau chaude des "douches") peut éventuellement être atteint par une troisième variante : deux "cylindres" voisins fonctionnent avec un déphasage d'un demi-cycle, de telle sorte que la même bielle est connectée la moitié du temps au piston d'un de ces cylindres et l'autre moitié au piston de l'autre cylindre. Cette bielle a donc un mouvement tout à fait classique et entraine sans caractéristiques particulières autres que les grandes dimensions (on retrou ve cependant ici une articulation qui décrit un cercle dont le diamètre, et non plus le rayon, est égal à la course du piston) du système, une manivelle "normale". <I> d) </ I> Third <I> variant of the crank-rod principle: </ I> alternative <I> connection </ I> <I> of the two-piston </ I> piston rod <I> phase opposition </ I> The same purpose (to obtain the immobility of the engine piston during the fraction of the cycle about its half - during which the cold air is heated and saturated with water vapor by the hot water of the "showers" ") can optionally be achieved by a third variant: two neighboring" cylinders "operate with a phase shift of half a cycle, so that the same rod is connected half the time to the piston of one of these cylinders and the the other half to the piston of the other cylinder. This connecting rod therefore has a quite classical movement and leads to no particular characteristics other than large dimensions (here we find here an articulation that describes a circle whose diameter, and not the radius, is equal to the piston stroke) of the system, a "normal" crank.

En particulier, contrairement à la première variante, il est possible d'avoir un seul solide jouant le rôle de toutes les manivelles : ce peut être un grand vilebrequin, dans le cas où les différents "cylindres" sont disposés côte à côte des deux côtés d'un axe horizontal, ou bien un axe vertical unique avec des cylindres disposés en cercle autour du disque qui porte cette manivelle collective de manière excentrée (dans ce dernier cas, les deux cylin dres en opposition de phase doivent de préférence être situés l'un au-dessus de l'autre). In particular, unlike the first variant, it is possible to have a single solid playing the role of all cranks: it can be a large crankshaft, in the case where the different "cylinders" are arranged side by side on both sides of a horizontal axis, or a single vertical axis with cylinders arranged in a circle around the disk which carries this collective crank eccentrically (in the latter case, the two cylinders in opposition of phase should preferably be located one above the other).

La difficulté de cette solution technique réside dans le fait qu'il ne suffit pas de désaccoupler un piston de la bielle au moment où on accouple l'autre ; il faut, de manière parfaitement synchronisée, verrouiller le piston que l'on désaccouple et déverrouiller celui que l'on accouple, ce qui nécessite un système de commande (par exemple pneumatique) suffisamment ramifié, puissant, rapide et fiable. The difficulty of this technical solution lies in the fact that it is not enough to uncouple a piston from the connecting rod at the moment when the other is coupled; it is necessary, perfectly synchronized, lock the piston that is uncoupled and unlock the one that is coupled, which requires a control system (for example pneumatic) sufficiently branched, powerful, fast and reliable.

<I>e) Quatrième variante du</I> principe <I>bielle-manivelle : utilisation de</I> <I>mouvements</I> quasi-épicycloïdaux Le but recherché étant simplement que le piston reste à peu près immobile pendant la phase de chauffage de l'air, il n'est pas absolument nécessaire que la bielle soit privée de tous ses degrés de liberté. Elle peut donc décrire un cercle autour de son point d'attache au piston (avec ceci de particulier que la concavité de ce cercle est du côté extérieur de l'ensemble de la trajectoire de l'articulation bielle-manivelle). <I> e) Fourth variant of the </ I> principle <I> crank-rod: use of </ I> <I> quasi-epicyclic movements </ I> The aim is simply that the piston remains almost immobile during the heating phase of the air, it is not absolutely necessary that the rod is deprived of all its degrees of freedom. It can therefore describe a circle around its point of attachment to the piston (with the particularity that the concavity of this circle is on the outside of the entire trajectory of the connecting rod-crank).

Une telle forme correspond à celle d'une épicycloïde (mouvement d'un point d'un cercle qui roule sans glisser à l'intérieur d'un cercle fixe -<B>CE</B> fig. 5). Celle-ci doit être à trois pointes, de telle sorte qu'un côté corresponde au chauffage, un à la détente, et un aux phases sous pression atmosphérique (échappement - admission). Une symétrie d'ordre trois est obtenue si le cercle intérieur a une circonférence, donc un rayon, trois fois plus faible que le cercle extérieur fixe. Such a shape corresponds to that of an epicycloid (movement of a point of a circle that rolls without sliding inside a fixed circle - <B> CE </ B> Fig. 5). This must be three points, so that one side corresponds to the heating, one to the relaxation, and one to the phases under atmospheric pressure (exhaust - admission). A symmetry of order three is obtained if the inner circle has a circumference, thus a radius, three times smaller than the fixed outer circle.

Le point de ce cercle intérieur qui décrit l'épicycloïde, joue le rôle de manivelle. On peut rajouter une variable d'ajustement en admettant que l'articulation bielle-manivelle soit située à une distance r, de l'axe de la manivelle, distincte du rayon r du cercle de roulement (de toute manière, cette articulation ayant nécessairement un certain volume, elle devait forcément se trouver à un niveau différent de celui de ce cercle - Cf. fig. 6). The point of this inner circle which describes the epicycloid plays the role of crank. It is possible to add an adjustment variable by admitting that the crank-crank joint is situated at a distance r from the axis of the crank, distinct from the radius r of the rolling circle (in any case, this articulation necessarily having a certain volume, it must necessarily be at a different level from that of this circle - see Fig. 6).

On peut alors rechercher un optimum. Théoriquement, le résultat à atteindre est un rayon de courbure de la trajectoire quasiment constant autour de chaque passage le plus rapproché du centre. Il est obtenu pour une valeur de r, égale à 0,8 r. Or, ceci conduit à une longueur de bielle égale à 10,8 r (soit 1,8 fois le diamètre du cercle extérieur fixe). We can then look for an optimum. Theoretically, the result to be achieved is a radius of curvature of the trajectory almost constant around each passage closest to the center. It is obtained for a value of r, equal to 0.8 r. However, this leads to a connecting rod length equal to 10.8 r (ie 1.8 times the diameter of the fixed outer circle).

Cependant, de larges variations sont possibles sans beaucoup dégrader la qualité de cet optimum. Ainsi, une longueur de bielle (il s'agit de la distance entre l'axe de la manivelle et l'articulation avec le piston) égale à 1,05 fois le diamètre du cercle extérieur, ce qui est optimal en termes d'encombrement, combinée avec un rayon r, égal à 1,06 r, génèrent certes de petites oscillations de la position du piston pendant le chauffage, mais celles-ci restent inférieures à 1 % de sa course, ce qui est tout à fait admissible. La fig. 5 correspond à cette solution. However, wide variations are possible without greatly degrading the quality of this optimum. Thus, a length of connecting rod (this is the distance between the axis of the crank and the articulation with the piston) equal to 1.05 times the diameter of the outer circle, which is optimal in terms of size , combined with a radius r, equal to 1.06 r, certainly generate small oscillations of the position of the piston during heating, but these remain less than 1% of its stroke, which is quite acceptable. Fig. 5 corresponds to this solution.

La symétrie d'ordre trois permet d'associer un nombre quelconque de cylindres, du moment que c'est un multiple de trois (en pratique, ce sera 3, 6 ou à la rigueur 9). Chaque groupe de trois cylindres, répartis à 120 et déphasés d'un tiers de période, a ses trois bielles reliées à une manivelle unique. Les une (pour 3 bielles), deux (pour 6) ou trois (pour 9) manivelles sont réunies en un vilebrequin vertical. Vues de dessus, sur le cercle de rayon r,, dont le centre décrit lui-même un cercle de rayon 2 r, elles sont réparties à 180 ou à 120 (Cf. fig. 7). The symmetry of order three allows to associate any number of cylinders, as long as it is a multiple of three (in practice, it will be 3, 6 or 9). Each group of three cylinders, distributed at 120 and out of phase by a third of period, has its three connecting rods connected to a single crank. One (for 3 connecting rods), two (for 6) or three (for 9) cranks are joined in a vertical crankshaft. Viewed from above, on the circle of radius r ,, whose center itself describes a circle of radius 2 r, they are distributed at 180 or 120 (see Fig. 7).

L'utilité d'avoir 2 ou 3 jeux de trois cylindres et trois bielles, résulte du fait que, pendant l'intervalle de temps non négligeable passé au voisinage d'une pointe de l'épicycloïde (a fortiori si celle-ci a été transformée en boucle avec r, supérieur à r), aucun des trois cylindres ne travaille (ceci résulte du fait que la période de quasi-immobilisation du piston est, grâce à ces petites boucles, de l'ordre d'un demi-cycle, ce qui est en soi une bonne chose ; cependant, la période de poussée ne pouvant être égale qu'à la moitié du restant, on constate que trois fois un quart ne fait pas 100 %). Seul le travail d'un des cylindres du ou des autres jeux assure la continuité de la force motrice (ce qui ne dispense pas d'avoir un volant d'inertie aussi puissant que pour les variantes précédentes). The usefulness of having two or three sets of three cylinders and three connecting rods results from the fact that, during the not insignificant time interval spent near a point of the epicycloid (a fortiori if it has been transformed into a loop with r, greater than r), none of the three cylinders works (this results from the fact that the period of quasi-immobilization of the piston is, thanks to these small loops, of the order of half a cycle, which is in itself a good thing, however, the period of thrust being only equal to half of the rest, we see that three times a quarter is not 100%). Only the work of one of the cylinders or other games ensures the continuity of the driving force (which does not dispense with having a flywheel as powerful as for the previous variants).

Par contre, l'inconvénient<B>(CE</B> fig. 7) est que les cylindres sont beaucoup plus étroits que larges, ce qui n'est pas optimal en matière de surface de matériau résistant à la pression, pour un volume donné. On the other hand, the disadvantage <B> (CE </ B> Fig. 7) is that the rolls are much narrower than wide, which is not optimal in terms of pressure-resistant material surface, for a given volume.

La fig. 6 décrit la réalisation concrète de ce principe. On constate qu'il y a une deuxième roue dentée de rayon r, au centre du système. Sa fonction est triple - en tournant sur elle-même sans se translater, elle contraint la roue dentée du vilebrequin à rester dans une couronne de rayons intérieur r et extérieur 3r, ce qui assure le maintien du contact avec le cercle extérieur, et donc la trajectoire quasi-épicycloïdale des articulations bielle-manivelle - toujours du fait qu'elle tourne sur elle-même sans se translater, contrairement au vilebrequin, elle permet d'en recueillir le mouvement et de le transmettre à un arbre horizontal ; - enfin, elle tourne deux fois plus vite que le vilebrequin, dont le mouvement de rotation (distinct de sa translation sur une trajectoire circulaire) était déjà deux fois plus rapide que le mouvement de l'articulation bielle-manivelle, lui même de période égale au cycle chauffage- détente - échappement - admission. On a ainsi pris une avance d'un facteur 4 sur les démultiplications ultérieures (un rapport encore plus élevé pourrait être obtenu en utilisant deux roues dentées différentes pour le vilebrequin : une de rayon r pour le contact intérieur avec le cercle fixe de rayon 3r, et une de rayon compris entre r et 2r, pour la transmission à un pignon central ; cependant, il n'est pas certain que cette solution présente plus d'avantages que d'inconvénients). Fig. 6 describes the concrete realization of this principle. It can be seen that there is a second gear wheel of radius r, in the center of the system. Its function is threefold - by turning on itself without translating, it forces the gear of the crankshaft to remain in a crown r rr inner r and outer 3r, which ensures the maintenance of contact with the outer circle, and therefore the quasi-epicyclic trajectory of the crank-rod joints - always because it turns on itself without translating, unlike the crankshaft, it allows to collect the movement and transmit it to a horizontal shaft; - Finally, it rotates twice as fast as the crankshaft, whose rotational movement (distinct from its translation on a circular path) was already twice as fast as the movement of the crank-link joint, itself of equal period at the cycle heating- relaxation - exhaust - admission. It has thus taken a lead of a factor 4 on the subsequent gear ratios (an even higher ratio could be obtained by using two different gears for the crankshaft: one of radius r for the internal contact with the fixed circle of radius 3r, and one of radius between r and 2r, for transmission to a central gear, however, it is not certain that this solution has more advantages than disadvantages).

Les cylindres (côté pistons) étant toujours remplis d'air à une pression égale ou supérieure à celle de l'air ambiant, les poussées sont toujours exercées vers le centre du dispositif. Ceci a deux conséquences, auxquelles il est remédié par une solution unique<B>(CE</B> fig. 6).  The cylinders (pistons side) always being filled with air at a pressure equal to or greater than that of the ambient air, the thrusts are always exerted towards the center of the device. This has two consequences, which are solved by a single solution <B> (CE </ B> Fig. 6).

D'une part, les bâtis de ces cylindres sont soumis à ces tensions importantes, et il est utile de les renforcer, entre autres, en reliant les linteaux de leurs faces avant, qui forment un triangle, un hexagone ou un ennéagone. L'obtention d'une meilleure rigidité pour cet ensemble passe par la réalisation d'un treillis sur toute sa surface, qui constitue donc un plafond pour le dispositif précédemment décrit. On the one hand, the frames of these cylinders are subject to these important tensions, and it is useful to reinforce them, inter alia, by connecting the lintels of their front faces, which form a triangle, a hexagon or an enneagon. Achieving better rigidity for this assembly requires the realization of a lattice on its entire surface, which therefore constitutes a ceiling for the device described above.

D'autre part, le vilebrequin est, dans sa partie supérieure, soumis à des forces horizontales dont la résultante est dirigée vers le centre du dispositif, ce qui le déséquilibre et exerce une poussée sur la pièce centrale. Afin d'éviter de renforcer encore cette pièce pour la rigidifier, à grand prix (de même que le vilebrequin lui-même), on peut prolonger ce dernier vers le haut, et le terminer par un picot retrouvant l'axe du vilebrequin, ce qui lui assure un mouvement de translation circulaire de rayon 2r, et donc la possibilité de s'appuyer sur une piste pratiquée dans le plafond défini ci-dessus, par l'intermédiaire d'une roue montée (par rapport à ce picot, lui-même en rotation) sur roulement, et roulant sans glisser sur la piste ménagée dans le plafond. On the other hand, the crankshaft is, in its upper part, subjected to horizontal forces whose resultant is directed towards the center of the device, which unbalances it and exerts a push on the central part. In order to avoid further strengthening this piece to stiffen it, at great price (as the crankshaft itself), we can extend the latter upwards, and finish with a pin found the axis of the crankshaft, this which ensures a circular translational movement of radius 2r, and therefore the possibility of leaning on a track made in the ceiling defined above, by means of a wheel mounted (with respect to this pin, him- even in rotation) on rolling, and rolling without slipping on the track in the ceiling.

Cette solution peut éventuellement avoir comme conséquence de rendre superflues les autres adaptations représentées sur la figure 6 et destinées à réduire la fatigue de la structure centrale et des engrenages : et le fait d'utiliser deux niveaux de contact sans glissement, un seul ou les deux étant équipés de roues dentées ; et le fait de rajouter un autre cylindre symétrique de celui portant le vilebrequin, mais étant dépourvu lui-même de manivelle (on pourrait imaginer que chacun de ces cylindres porte une manivelle, par exemple pour mieux répartir les efforts ; cependant, l'axe de la manivelle liée au jeu de bielles supérieur serait balayée par les bielles inférieures. La solution proposée en fig. 6 résulte du fait que, comme pour la solution du tir par le centre de l'hélice pour les anciens avions de chasse, la seule zone qui n'est pas balayée par les bielles et qui peut donc assurer la liaison avec le jeu suivant, est celle qui se trouve à l'intérieur de la manivelle). This solution may possibly have the consequence of making superfluous the other adaptations shown in FIG. 6 and intended to reduce the fatigue of the central structure and the gears: and the fact of using two levels of non-slip contact, one or both being equipped with gear wheels; and the fact of adding another cylinder symmetrical to the one carrying the crankshaft, but being devoid of crank itself (one could imagine that each of these cylinders carries a crank, for example to better distribute the forces, however, the axis of the crank linked to the upper link set would be swept by the lower links The solution proposed in Fig. 6 results from the fact that, as for the solution of the firing by the propeller center for the old fighter planes, the only zone which is not swept by the connecting rods and which can thus ensure the connection with the next game, is that which is inside the crank).

La même solution serait possible à la base du vilebrequin, pour autant que le problème de poussée vers le centre se pose avec la même acuité, ce qui ne semble pas être le cas compte tenu de l'éloignement des manivelles et du nombre de contacts déjà existants. Elle n'est donc pas mise en oeuvre dans la fig. 6. The same solution would be possible at the base of the crankshaft, provided that the problem of thrust towards the center arises with the same acuity, which does not seem to be the case considering the distance of the cranks and the number of contacts already existing. It is therefore not implemented in FIG. 6.

La rigidité du vilebrequin lui-même est obtenue grâce à un élargissement important des manivelles, notamment de celle inférieure. Bien que cela puisse conduire à ce qu'elles débordent du reste du dispositif de recueil de la puissance mécanique, il n'y a pas de problème d'encombrement tant que leur rayon reste inférieur à 1,5 r, car elles rentrent (cercle grisé sur la fig. 7 qui, comme la fig. 6, correspond au cas le plus défavorable) là où le piston a justement reculé pour revenir à sa position la plus en retrait, et car la forme en "point de rebroussement" des épicycloïdes leur permet de ressortir par là où elles sont entrées sans se déplacer transversalement, donc en respectant les structures de guidage des pistons. The rigidity of the crankshaft itself is obtained thanks to a large widening of the cranks, in particular the lower one. Although this may lead to the fact that they overflow from the rest of the mechanical power collection device, there is no congestion problem as long as their radius remains below 1.5 r because they are falling back (circle greyed out in Fig. 7, which, like Fig. 6, corresponds to the most unfavorable case) where the piston has actually retracted to return to its most recessed position, and because the "cusp" shape of the epicycloids allows them to exit where they entered without moving transversely, thus respecting the guiding structures of the pistons.

Pour les différents roulements, on a classiquement deux options : soit les billes ou rouleaux mettent directement en contact les deux pièces à relier, avec cet inconvénient qu'elles ne sont fixes par rapport à aucune de ces deux pièces et qu'il en faut donc un cercle complet, soit les mêmes billes ou rouleaux sont montés sur un axe lui-même lié à une des deux pièces par un roulement à billes plus petit. For the different bearings, there are conventionally two options: either the balls or rollers directly contact the two parts to be connected, with the disadvantage that they are not fixed with respect to any of these two parts and that it is therefore necessary a complete circle, the same balls or rollers are mounted on an axis itself linked to one of the two parts by a smaller ball bearing.

Dans les deux cas, il apparaît difficile d'assurer un contact direct (à l'aide d'un seul roulement) entre le bâti et la base du vilebrequin, dont la trajectoire est épicycloïdale. Ce mouvement étant la composition de deux mouvements de rotation, la solution consiste à interposer une pièce ayant un seul de ces mouvements. Cette pièce est l'anneau elliptique plat de la fig. 6, bien visible sur la vue de dessus, et qui est bien en rotation de période T par rapport au bâti, le vilebrequin étant en rotation de période T/2 par rapport à lui (cet anneau assure par ailleurs un guidage supplémentaire de la base du vilebrequin, garantis sant que son axe décrit bien le cercle de rayon 2r). In both cases, it appears difficult to ensure a direct contact (using a single bearing) between the frame and the base of the crankshaft, whose trajectory is epicyclic. This movement being the composition of two rotational movements, the solution is to interpose a piece having only one of these movements. This piece is the flat elliptical ring of fig. 6, clearly visible in the view from above, and which is well in rotation of period T with respect to the frame, the crankshaft being rotated by period T / 2 with respect thereto (this ring also provides additional guiding of the base crankshaft, guaranteed that its axis describes the circle of radius 2r).

*Enfin, on note (sur la fig. 7, par exemple) que les trois bielles d'une même manivel le font toujours au moins un angle de 90 entre elles. La transmission de la poussée n'est donc pas limitée à une couronne horizontale de faible épaisseur, comme on pourrait le croire d'après la fig. 6, mais peut s'exercer, dans la limite des 90 , sur une hauteur plus conséquente, ce qui est mécaniquement préférable. Seule une mince couronne fait le tour complet de la manivelle, ce qui n'est pas gênant puisque, le cylindre étant toujours au moins à la pression atmosphérique, la bielle ne travaille jamais en traction. * Finally, we note (in Fig. 7, for example) that the three connecting rods of the same crank always make it at least an angle of 90 between them. The transmission of the thrust is thus not limited to a thin horizontal crown, as one might think from fig. 6, but can be exercised, in the limit of 90, on a higher height, which is mechanically preferable. Only a thin crown makes the complete turn of the crank, which is not a problem since, the cylinder being always at least at atmospheric pressure, the rod never works in tension.

<I>Adaptation du moteur à piston rotatif</I> Il est également possible de s'inspirer du moteur à piston rotatif et non plus du moteur à deux ou quatre temps classique, ce qui permet de s'affranchir du système bielle- manivelle. <I> Adaptation of the rotary piston engine </ I> It is also possible to draw inspiration from the rotary piston engine and no longer from the conventional two- or four-stroke engine, which makes it possible to dispense with the crank-rod system. .

Le rotor comprend un nombre NI de pistons<B>(Ni</B> =10 sur la figure 8) qui, comme dans une pompe à palettes, sont soumis à une force (de préférence d'origine pneumatique) dirigée vers l'extérieur, qui les plaque en permanence contre la paroi du stator. Cette der nière a une section non circulaire, dont le profil peut être assez librement choisi, en parti culier pour satisfaire aux mêmes critères que précédemment (obtenir un couple à peu près constant et laisser un temps assez long de chauffage de l'air à volume à peu près constant). The rotor comprises a number NI of pistons <B> (Ni </ B> = 10 in FIG. 8) which, as in a vane pump, are subjected to a force (preferably of pneumatic origin) directed towards the outside, which plates them permanently against the wall of the stator. The latter has a non-circular section, the profile of which can be quite freely chosen, in particular to satisfy the same criteria as before (to obtain a roughly constant torque and to leave a long enough time for heating the air by volume almost constant).

Ce profil peut présenter une symétrie d'ordre N2 (N2 = 3 sur la fig. 8, ce qui permet de détailler toutes les phases ; mais rien n'empêche d'avoir N2 = 1 (pas de symétrie), ou N2 = 2). Dès lors que<B>Ni</B> et N2 sont deux nombres premiers entre eux, on revient dans une situation identique (mis à part cette rotation de un<B>N2</B> ,ne de tour) tous les l/ N1.N2 tours (ici, tous les<B>301"</B> de tour), et tous les Niéme (ici, tous les dixièmes) de cycle admission chauffage - détente - échappement. This profile can have a symmetry of order N2 (N2 = 3 in Fig. 8, which makes it possible to detail all the phases, but nothing prevents to have N2 = 1 (no symmetry), or N2 = 2 ). Since <B> Ni </ B> and N2 are two prime numbers between them, we return to the same situation (except for this rotation of a <B> N2 </ B>, no turn) every l / N1.N2 turns (here, every <B> 301 "</ B> turn), and all the Niéme (here, every tenth) cycle heating admission - relaxation - exhaust.

Comme on le voit sur la fig. 8, le chauffage à volume constant est obtenu par le déplacement d'une cellule dans un passage à largeur constante relativement long. As seen in fig. 8, constant volume heating is achieved by moving a cell in a relatively long constant width passage.

La détente commence quand le piston avant de cette cellule rencontre un élargis sement du côté du stator. On a ainsi, simultanément, un accroissement du volume à la disposition de l'air de cette cellule, et une surface de piston plus grande à l'avant qu'à l'arrière, ce qui permet bien de pousser le rotor dans le sens de la rotation, puisque cette cellule est précisément, à ce moment-là, celle dont la pression est la plus grande. The expansion begins when the front piston of this cell meets an enlargement on the side of the stator. This simultaneously increases the volume available to the air of this cell, and a larger piston surface at the front than at the rear, which makes it possible to push the rotor in the direction of rotation, since this cell is precisely, at this moment, the one whose pressure is the greatest.

L'échappement et l'admission commencent quand les pistons avant et arrière de cette cellule sont de même largeur (son volume a alors atteint son maximum, puisqu'il va ensuite diminuer, proportionnellement à la différence de surface entre ces deux pistons, laquelle différence change de signe). Cet échappement et cette admission, qui doivent avoir lieu en même temps, peuvent être organisés selon deux modalités. The exhaust and the intake start when the front and rear pistons of this cell are of the same width (its volume then reached its maximum, since it will then decrease, proportionally to the difference of surface between these two pistons, which difference change of sign). This escape and admission, which must take place at the same time, can be organized in two ways.

La première, représentée sur la fig. 8, consiste à introduire, depuis le stator, une paroi temporaire fixe, juste derrière le piston avant. L'échappement se fera à l'arrière de cette paroi, jusqu'à l'arrivée du piston suivant (la paroi provisoire se rétractera alors le temps de son passage), tandis que l'admission se fera juste à l'avant de cette paroi. The first, shown in fig. 8, consists in introducing, from the stator, a temporary fixed wall just behind the front piston. The exhaust will be at the rear of this wall, until the arrival of the next piston (the temporary wall will then retract the time of its passage), while the admission will be just in front of this wall.

La deuxième consiste à tirer parti des différences de masse volumique de l'air froid et de l'air chaud. On peut ainsi, dans un compartiment non séparé, extraire l'air chaud par le haut et introduire l'air froid par le bas, sans trop risquer qu'ils se mélangent. The second is to take advantage of differences in the density of cold air and hot air. It is thus possible, in an unseparated compartment, to extract the hot air from above and to introduce the cold air from below, without much risk that they mix.

Une des principales difficultés réside dans le contact entre les pistons tournants et les parois (latérale et, si, elles ne sont pas solidaires du rotor, inférieure et supérieure) du stator. Ce contact doit à la fois être étanche (avec des différences de pression jusqu'à '/2 atm.), générer peu de frottement, et passer sur la surface percée qui constitue la "douche". One of the main difficulties lies in the contact between the rotating pistons and the walls (side and, if, they are not integral with the rotor, lower and upper) of the stator. This contact must be both watertight (with pressure differences up to '/ 2 atm.), Generate little friction, and pass over the pierced surface that constitutes the "shower".

En ce qui concerne ce dernier point, on peut envisager que le plancher des cellules soit solidaire du rotor, de même que le système d'alimentation en eau chaude et l'évacuation de l'eau tiédie, ce qui permettrait que la surface percée ne soit jamais en contact avec un piston tournant. Il serait simplement nécessaire d'allumer et d'éteindre cette douche aux bons moments, et non pas de se contenter du passage automatique de la cellule en coïnci- dence avec les douches (fixes) dans le passage à largeur constante. With regard to this last point, it is conceivable that the floor of the cells is secured to the rotor, as well as the hot water supply system and the evacuation of the water warmed, which would allow the pierced surface to never come into contact with a rotating piston. It would simply be necessary to turn the shower on and off at the right time, not just the automatic passage of the cell in coincidence with the showers (fixed) in the constant width passage.

Par ailleurs, la lenteur du process permet d'imaginer un système de contact entre le piston mobile et le stator, en "chenille" : il n'y a aucun glissement, simplement deux contacts souples, à la manière d'un balai d'essuie-glace perpendiculaire à un pare-brise. Chacun assure l'étanchéité une grosse moitié du temps, et se décolle, pour avancer, deux fois plus vite que le piston lui-même, l'autre moitié du temps. Moreover, the slowness of the process makes it possible to imagine a system of contact between the mobile piston and the stator, in "caterpillar": there is no sliding, simply two flexible contacts, in the manner of a broom. wiper perpendicular to a windshield. Each one seals a big half of the time, and takes off, to advance, twice as fast as the piston itself, the other half of the time.

L'ensemble des dispositifs ci-dessus peuvent être transposés à toute variante qui échangerait les rôles du stator et du rotor (rotor extérieur au stator, pistons non rotatifs se repliant dans le stator et assurant un contact glissant sur la surface du rotor qui aurait un profil non circulaire, etc.). Le principe de l'action et de la réaction assure en effet que dans toutes ces configurations, se développerait de toute manière un couple entre le rotor et le stator. All of the above devices can be transposed to any variant that would exchange the roles of the stator and the rotor (outer rotor stator, non-rotating pistons folding in the stator and providing a sliding contact on the rotor surface that would have a non-circular profile, etc.). The principle of action and reaction ensures that in all these configurations, a torque between the rotor and the stator would develop in any case.

En ce qui concerne la transmission de la puissance aux machines électriques, les avantages du système sont la suppression du mécanisme bielle-manivelle, et la résolution par un simple choix de profil des problèmes du chauffage à volume constant de l'air et de la constance du couple produit. Les inconvénients sont la grande dimension du système sous pression et mobile, et la lenteur du rotor, d'où l'intérêt d'avoir N2 suffisamment faible. g) <I>Alimentation du</I> système <I>en air froid</I> Avec des "douches" permettant de chauffer l'air à<B>60'C,</B> le fait d'avoir l'air à une température initiale de 0 C au lieu de<B>30'C</B> permet d'obtenir en théorie deux fois plus de différence de pression, d'où une course du piston deux fois plus longue, et une production d'électricité par cycle du piston, quatre fois plus élevée. L'amélioration la plus efficace du rendement consiste donc â tirer profit de la conséquence de la très faible teneur en vapeur d'eau de l'air désertique : le fait que les nuits y sont très froides. L'alimentation en air de l'usine se fera donc de préférence à partir d'air nocturne, stocké avant l'aube (à l'heure la plus froide de la journée) dans un très grand volume (jusqu'à 0,1 km') et protégé du rayonnement solaire par une couverture réfléchissant la lumière et les infrarouges. With regard to the transmission of power to electrical machines, the advantages of the system are the removal of the crank-rod mechanism, and the resolution by a simple choice of profile of the problems of heating at constant volume of the air and the constancy the couple produced. The disadvantages are the large size of the system under pressure and moving, and the slowness of the rotor, hence the interest of having sufficiently low N2. g) <I> <I> System Supply <I> in Cold Air </ I> With "showers" to heat the air to <B> 60'C, having the air at an initial temperature of 0 C instead of <B> 30'C </ B> makes it possible theoretically to obtain twice as much pressure difference, hence a piston stroke that is twice as long, and electricity production per piston cycle, four times higher. The most efficacious improvement of the yield therefore consists in taking advantage of the consequence of the very low content of water vapor in the desert air: the fact that the nights are very cold. The air supply of the plant will therefore be preferably from night air, stored before dawn (at the coldest hour of the day) in a very large volume (up to 0.1 km ') and protected from solar radiation by a cover reflecting light and infrared.

La surface d'enveloppe réfléchissante, et donc le coût du système, peut être réduite, à volume constant, s'il est possible de tirer parti d'un relief naturel : gorges courtes ou pouvant être fermées sur une certaine longueur, cirque, ou même simple falaise d'une à quelques centaines de mètres de haut. L'étanchéité du contact avec les parois rocheuses n'a pas besoin d'être parfaite, l'air froid ayant tendance à rester en bas et l'air chaud en haut ; la descente ou la remontée de la couverture réfléchissante peut donc se faire avec un guidage assez rustique, et se contenter d'accompagner la diminution du volume d'air froid consé cutif à sa consommation par l'usine. The reflective envelope surface, and therefore the cost of the system, can be reduced, at constant volume, if it is possible to take advantage of a natural relief: short gorges or can be closed over a certain length, circus, or even simple cliff from one to a few hundred meters high. The tightness of the contact with the rock walls does not need to be perfect, the cold air tending to stay down and the hot air at the top; the descent or ascent of the reflective cover can therefore be done with a rather rustic guidance, and be content to accompany the decrease in the volume of cold air due to consumption by the plant.

Dans des sites sans relief, le stockage peut se faire dans un (ou plusieurs) très grand ballon (mais qui, contrairement aux montgolfières, resterait au sol). Comme pour les mont golfières, la partie supérieure du ballon peut être soutenue (ou constituée - Cf. ci-dessous) par des ballons auxiliaires à HZ ou He, de sorte que le "remplissage" ne nécessite pas de mise en pression, et consiste simplement en une remontée de ce couvercle aussi léger que l'air (avec des ouvertures sur le dessus ou sur les côtés, au choix). Une fois l'air ambiant un peu réchauffé, l'air froid peut être exploité en s'écoulant par simple gravité. In sites without relief, storage can be done in one (or more) very large balloon (but which, unlike balloons, would remain on the ground). As for golf courses, the upper part of the balloon can be supported (or constituted - see below) by auxiliary balloons at HZ or He, so that the "filling" does not require pressurization, and consists of simply a lift of this cover as light as air (with openings on the top or on the sides, as desired). Once the ambient air is warmed up a little, the cold air can be operated by flowing by gravity.

Vue de l'extérieur, l'enveloppe doit avoir une forme biseautée (se raccordant au sol pratiquement à l'horizontale), sur laquelle le vent ait le moins de prise. Cette couverture peut cependant, si nécessaire, être doublée à l'intérieur d'un véritable ballon, aplati mais constituant une enveloppe fermée. La solution la plus élégante, et qui peut même être relativement économique en raison de la minimisation des tensions qu'elle implique, con siste, par analogie avec les caractéristiques de la construction de la montgolfière, à réaliser ces couvertures à partir d'éléments (par exemple des parallélépipèdes en toile étanche, remplis d'HZ ou d'He) globalement presque aussi légers que l'air de manière à faciliter leur manipulation, et fixés les uns aux autres par des systèmes tels que les glissières ou ventou ses, et baguettes magnétiques, décrites plus haut. Viewed from the outside, the envelope must have a beveled shape (connecting to the ground practically horizontally), on which the wind has the least grip. This cover can however, if necessary, be doubled inside a real balloon, flattened but constituting a closed envelope. The most elegant solution, which can even be relatively economical because of the minimization of the tensions it implies, is, by analogy with the characteristics of the construction of the balloon, to make these covers from elements ( for example parallelepipeds in waterproof fabric, filled with HZ or He) generally almost as light as air so as to facilitate their handling, and fixed to each other by systems such as slides or ventou ses, and magnetic rods, described above.

Cette couverture doit être totalement horizontale le soir et dans la première moitié de la nuit, et au contraire assez fortement bombée (tout en offrant une prise au vent mini male) le matin, quand l'air est le plus froid, et le rester une bonne partie de la journée, tant que le gaz des éléments définis ci-dessus (qui peut avoir un meilleur contact thermique avec l'air froid situé sous lui qu'avec l'air atmosphérique qui le surnage) reste également assez froid. Il en résulte, entre le jour et la nuit, une courbure variable, et une différence de superficie, principalement répartie dans les zones de plus forte pente. This cover must be completely horizontal in the evening and in the first half of the night, and on the contrary rather strongly convex (while offering a hold to the mini male wind) in the morning, when the air is the coldest, and remain it a a good part of the day, as long as the gas of the elements defined above (which may have better thermal contact with the cold air beneath it than with the atmospheric air which floats it) also remains cold enough. As a result, between day and night, there is a variable curvature and a difference in area, mainly distributed in areas of steeper slope.

Cette contrainte peut être gérée de la manière suivante (Cf. fig. 9) Une bonne partie de la différence de surface peut résulter d'un phénomène d'anti- dilatation : un élément qui, froid, présente une section rectangulaire, a tendance, quand le gaz qu'il renferme se dilate, à se rapprocher d'une forme qui maximise son volume à sur face constante, c'est-à-dire une section carrée. Sa dimension horizontale diminue donc avec la température. Pour profiter de cet effet tout en maintenant une prise au vent minimale, il faut soit trouver un moyen de recouvrir l'ensemble de la zone de couvertures glissantes, soit que les différents éléments concernés soient connectés principalement, au milieu des parois à joindre, par des liaisons fortes (glissières, ventouses ou équivalent) et, en surface, par des liaisons réversibles (baguettes magnétiques) à plusieurs niveaux. This constraint can be managed in the following manner (see Fig. 9) A good part of the surface difference can result from an anti-expansion phenomenon: an element which, cold, has a rectangular section, tends, when the gas which it contains expands, to approach a form which maximizes its volume on a constant face, that is to say a square section. Its horizontal dimension therefore decreases with temperature. To take advantage of this effect while maintaining a minimum wind catch, one must either find a way to cover the entire area of slippery covers, or that the various elements involved are connected mainly in the middle of the walls to be joined, by strong bonds (slides, suction cups or equivalent) and, on the surface, reversible links (magnetic rods) at several levels.

La courbure convexe est obtenue, sur un élément intermédiaire entre ceux qui viennent d'être décrits, et les éléments "normaux" qui constituent le sommet de la couver ture, grâce à l'utilisation, à la jonction avec les éléments antidilatants, des mêmes liaisons magnétiques, non pas à la fois en haut et en bas des parois à joindre, mais seulement en haut : le différentiel de longueur (en coupe sur la fig. 9 ; en réalité, de surface) entre les faces inférieure et supérieure suffit à engendrer la courbure recherchée. The convex curvature is obtained on an intermediate element between those which have just been described, and the "normal" elements which constitute the top of the cover, thanks to the use, at the junction with the anti-dilator elements, of the same magnetic bonds, not at the same time at the top and at the bottom of the walls to be joined, but only at the top: the difference in length (in section in Fig. 9, in reality, of surface) between the lower and upper faces is sufficient to generate the desired curvature.

La courbure concave peut être obtenue, soit par application du principe inverse de celui qui vient d'être décrit, soit, plus simplement, en n'utilisant pas, dans les zones corres pondantes, des ballons à gaz légers, mais une simple toile tendue. The concave curvature can be obtained either by applying the opposite principle of the one just described, or, more simply, by not using, in the corresponding areas, light gas balloons, but a simple stretched canvas. .

<I>h)</I> Eventualité <I>d'une compression préalable de l'air introduit dans l'usine</I> Pour comprimer par exemple de 10 % (0,1 atm) l'air frais introduit dans le cylindre, ce qui réduit son volume de 7 % (PVy = cte, avec y = 1,4) et augmente sa température de 3 %, soit 8 à 9 K, il faut fournir un travail égal à 0,05 atm x 0,07 V. L'augmentation de pression sous l'effet du chauffage par la douche est amputée de l'effet des 3 % déjà obtenus sur la température. Au lieu d'augmenter de 20 %, elle augmentera de : 10 % + (20% - 3%), soit environ 27 %. On rajoute dans les deux cas la pression de vapeur saturante de l'eau (0,2 atm), ce qui donne 0,47 atm au lieu de 0,4. <I> h) </ I> <I> eventuality of a pre-compression of the air introduced into the plant </ I> To compress for example by 10% (0.1 atm) the fresh air introduced into the cylinder, which reduces its volume by 7% (PVy = cte, with y = 1,4) and increases its temperature by 3%, ie 8 to 9 K, it is necessary to provide a work equal to 0,05 atm x 0 , 07 V. The increase in pressure under the effect of heating by the shower is reduced by the effect of the 3% already obtained on the temperature. Instead of increasing by 20%, it will increase by: 10% + (20% - 3%), or about 27%. In both cases, the saturation vapor pressure of the water (0.2 atm) is added, which gives 0.47 atm instead of 0.4.

La détente (toujours à peu prés isotherme compte tenu de la condensation de la vapeur d'eau) se fera avec une amplitude de 43,5 % de V;";t (47 % de 93 % de V) au lieu de 40 %. En approximant ces isothermes par des segments de droites, le travail net produit sera, mesuré en atm x V;n;t, de : (%z x 43,5 % x 47 %) - (0,05 x 0,07), soit 0,098, au lieu de %Zx40%x40%=0,08. Cette amélioration du rendement s'explique par le fait que l'on relâche de l'air un peu moins chaud et chargé en vapeur d'eau, puisque la détente est plus longue, et par le fait que le chauffage de l'air a été un peu moins irréversible, puisqu'on chauffe de l'air initia lement un peu moins froid. The relaxation (always roughly isothermal given the condensation of water vapor) will be with an amplitude of 43.5% of V; "t (47% of 93% of V) instead of 40% By approximating these isotherms by line segments, the net work produced will be, measured in atm x V, n, t, of: (% z x 43.5% x 47%) - (0.05 x 0.07) 0.098, instead of% Zx40% x40% = 0.08 This improvement in performance is explained by the fact that we release slightly less hot air and charged with water vapor, since the The relaxation is longer, and the fact that the heating of the air has been a little less irreversible, since the air is initially heated a little less cold.

S'il s'avère que les coûts induits par le stockage de l'air froid, la tenue en pression de l'usine, et l'allongement de la course du piston, sont importants, le principe décrit ci-dessus et l'utilisation de l'air nocturne peuvent être utilisés en alternance : la nuit, on utilise l'air ambiant, ce qui permet de rentabiliser au maximum la tenue à 1,4 atm obtenue en partant de 0 C ; le jour, on atteint la même limite avec une plus faible montée en pression due au chauffage par l'eau chaude, puisqu'on part d'air moins froid, mais on la remplace par une pré-compression â la fin de l'admission de l'air frais, et l'eau des bassins solaires étant un peu plus chaude le jour, on obtient à peu près la même puissance, sans supporter le coût du stockage. If it turns out that the costs involved in storing cold air, the pressure resistance of the plant, and the lengthening of the piston stroke, are important, the principle described above and the use of the night air can be used alternately: at night, ambient air is used, which makes it possible to maximize the efficiency of the resistance at 1.4 atm obtained from 0 C; during the day, the same limit is reached with a lower rise in pressure due to heating with hot water, since the air is less cold, but it is replaced by pre-compression at the end of admission. fresh air, and the water of the solar pools being a little warmer during the day, we get about the same power, without bearing the cost of storage.

A l'inverse, si les coûts du stockage de l'air froid, de la tenue en pression de l'usine et de la longueur de course, sont faibles, la pré-compression de l'air complémentaire et l'utilisation de l'air nocturne stocké peuvent être utilisés de manière conjointe : chaque avantage de l'un et de l'autre joue à la fois sur la puissance atteinte et sur la course du piston, donc, en théorie, le rendement de l'ensemble est proportionnel au carré de l'écart de pression obtenu : chaque gain, en froideur de source froide comme en précompression de l'air, rend encore plus profitable le gain suivant, qu'il provienne du même effet ou de l'autre. Conversely, if the costs of storing cold air, the pressure resistance of the plant and the stroke length are low, the pre-compression of the additional air and the use of stored night air can be used together: each advantage of the one and the other plays on the power reached and on the stroke of the piston, so, in theory, the efficiency of the whole is proportional squared of the difference of pressure obtained: each gain, in coldness of cold source as in precompression of the air, makes even more profitable the following gain, that it comes from the same effect or the other.

Dans un cas comme dans l'autre, seul un calcul technico-économique complet per mettrait de savoir de combien doit être la compression préalable, qui complexifie égale ment l'enchaînement des phases d'échappement, d'admission et de chauffage de l'air, ainsi que la géométrie permettant d'obtenir le couple le plus stable à la sortie de l'ensemble des pistons.  In either case, only a complete techno-economic calculation would make it possible to know how much preliminary compression must be involved, which also complicates the sequencing of the exhaust, intake and heating phases of the engine. air, as well as the geometry to obtain the most stable torque at the output of the set of pistons.

<U>4. Modification de la</U> structure <U>interne des montgolfières</U> La pertinence du chauffage par vaporisation d'eau ne provient pas principalement du fait qu'il augmente la température de l'air, mais surtout du fait qu'il peut ensuite presque l'empêcher totalement de diminuer lors d'une détente adiabatique. Si, pour une raison quelconque, le dispositif décrit au point 3 ci-dessus ne pouvait être réalisé, la même logi que pourrait conduire à modifier la structure interne des montgolfières, selon le principe suivant La vaporisation d'une mole d'eau consomme 40670 Joules. Si, dans une montgolfiè re, on la condense en fin de course, on obtient, lors de la montée, une poussée d'Archimède de l'ordre de 11 g (29 g -18 g), et, au sommet, 18 g d'eau dont on récupérera l'énergie poten tielle. Pour une course de 5760 m, on obtient 1637 J. Par contre, si cette mole se vaporise immédiatement, elle permet d'augmenter de 1,4 la température de 1000 moles d'air (ou de 14 celle de<B>100</B> moles, etc.). Il en résulte (à 300 K) une poussée d'Archimède de 135 g (différence de masse volumique de 5,5 g/m', appliquée à 24,6 m'), et un gain de 7617 J. (En fait un peu moins, car on commence à vider la montgolfière avant qu'elle n'atteigne le sommet de sa course ; mais on a quand même le quadruple des 1637 J obtenus plus haut). Il apparaît clairement que l'avantage du principe de chauffage à l'eau réside essentiellement dans le fait de stabiliser la température interne du ballon grâce à la chaleur latente de vaporisation. <U> 4. Modification of the </ U> inner structure of balloons </ U> The relevance of water vapor heating does not come mainly from the fact that it increases the temperature of the air, but especially because it can then almost completely prevent it from decreasing during adiabatic relaxation. If, for any reason, the device described in point 3 above could not be achieved, the same logic could lead to change the internal structure of balloons, according to the following principle The vaporization of one mole of water consumes 40670 joules. If, in a hot air balloon, it is condensed at the end of the race, we obtain, during the climb, an Archimedes pressure of the order of 11 g (29 g -18 g), and at the top, 18 g water from which we will recover the poten tial energy. For a run of 5760 m, one obtains 1637 J. On the other hand, if this mole vaporizes immediately, it makes it possible to increase by 1.4 the temperature of 1000 moles of air (or of that of <B> 100 < Moles, etc.). As a result (at 300 K) an Archimedean pressure of 135 g (difference in density of 5.5 g / m 'applied at 24.6 m') and a gain of 7617 J. (in fact a a little less, because we start to empty the balloon before it reaches the top of its course, but we still have the quadruple 1637 J obtained above). It clearly appears that the advantage of the principle of water heating lies essentially in the fact of stabilizing the internal temperature of the balloon thanks to the latent heat of vaporization.

II semble donc souhaitable d'éviter l'effet de dilution de la vapeur d'eau qui, en diminuant sa pression partielle (qui est égale à sa pression de vapeur saturante), réduit sa température de stabilisation (de 12 pour un mélange à 50/50). Ceci est possible en remplissant la montgolfière de quelques milliers de longs cylindres verticaux, de l'ordre <B>d' l</B> m de rayon et d'une hauteur égale à celle de la montgolfière, qui seront seuls remplis d'air humide. Le reste sera rempli d'air sec, bénéficiant de la chaleur latente de l'air humide sans diminuer sa concentration en vapeur d'eau. It therefore seems desirable to avoid the dilution effect of water vapor which, by decreasing its partial pressure (which is equal to its saturation vapor pressure), reduces its stabilization temperature (from 12 for a mixture to 50 / 50). This is possible by filling the hot-air balloon with a few thousand long vertical cylinders, of the order of the radius and of a height equal to that of the balloon, which alone will be filled with moist air. The rest will be filled with dry air, enjoying the latent heat of moist air without reducing its concentration of water vapor.

En fait, la conception de base du système (remplissage complet et vidage complet par de l'air saturé en vapeur d'eau, tare rendue négative par l'utilisation de ballons auxiliai res à gaz légers) possède trois inconvénients, que l'on peut supprimer, non pas bien sûr sans contrepartie, mais en acceptant cette conception légèrement différente de la montgolfière. In fact, the basic design of the system (complete filling and complete emptying by air saturated with water vapor, tare rendered negative by the use of small auxiliary gas balloons) has three disadvantages, which one can remove, of course not without compensation, but by accepting this slightly different design of the balloon.

Si on veut que la montgolfière fournisse une force importante lors des derniers kilomètres de course, il faut que l'air intérieur reste assez chaud (au moins 30 , si possible plus pour un bon rendement) et humide. Or, comme on l'a vu, c'est dans son humidité que réside la plus grande partie de son énergie (chaleur latente). Il est donc dommage de la relâcher dans la haute atmosphère, en pure perte. Au moins peut-on essayer de récupérer l'eau douce qu'il contient mais ceci nécessite un dispositif de mélange avec l'air froid extérieur, qui accroît la complexité de l'ensemble. If we want the balloon to provide a significant force in the last kilometers of the race, it is necessary that the indoor air remains warm enough (at least 30, if possible more for a good performance) and wet. Now, as we have seen, it is in its moisture that most of its energy (latent heat) resides. It is therefore a shame to release it in the upper atmosphere, pure loss. At least we can try to recover the fresh water it contains but this requires a device for mixing with cold air outside, which increases the complexity of the whole.

D'où les trois inconvénients que l'on peut essayer de supprimer : l'impossibilité de récupérer une partie de la chaleur latente de vaporisation, la difficulté de récupérer l'eau douce correspondante, et les ballons d'hydrogène ou d'hélium. Hence the three disadvantages that we can try to eliminate: the impossibility of recovering part of the latent heat of vaporization, the difficulty of recovering the corresponding fresh water, and the hydrogen or helium balloons.

Les ballons d'hydrogène peuvent être supprimés si on accepte que la montgolfière ne redescende pas totalement à vide, mais avec un résidu d'air chaud. L'idée est alors de ne relâcher en pure perte que de l'air, certes relativement chaud, mais sec, et de conserver l'air humide (cette option est donc à peu près exclusive celle des "usines à air", puisque celles-ci produisaient en permanence de l'air humide dont le débouché était l'ensemble des mont golfières). C'est là la meilleure utilisation des longs boyaux cités plus haut, remplis d'un air humide qui seul repasse par la "douche" pour relever son taux d'humidité, le reste étant de l'air sec que l'on introduit au sol et que l'on libère à 6000 m d'altitude. Hydrogen balloons can be removed if it is accepted that the hot air balloon does not go down completely empty, but with a residue of hot air. The idea is then to only release pure air, albeit relatively hot, but dry, and keep the air moist (this option is therefore almost exclusive that of "air factories", since those -continually produced moist air whose outlet was the set of gulf mount). This is the best use of the long casings mentioned above, filled with a humid air which only returns by the "shower" to raise its moisture content, the rest being dry air that is introduced to the soil and which is released at 6000 m altitude.

A condition que les échanges thermiques entre les deux parties de la montgolfières soient bons, la stabilisation de la température du ballon grâce à la chaleur latente de la vapeur d'eau peut être obtenue à partir de l'ordre d'un dixième du volume total : le volume d'air à faire passer sous la "douche" est donc plus faible, et on peut utiliser de l'eau de température de plus en plus élevée, jusqu'à près de 100 , pour obtenir une température de montgolfière proche de cette valeur, sans avoir à regretter que cette amélioration se traduise par des pertes de chaleur de vaporisation de plus en plus grandes lors du vidage de la montgolfière au sommet de sa course.Provided that the thermal exchanges between the two parts of the balloon are good, the stabilization of the temperature of the balloon thanks to the latent heat of the water vapor can be obtained from the order of one tenth of the total volume : the volume of air to be passed under the "shower" is therefore lower, and one can use water of increasing temperature, up to nearly 100, to obtain a hot air balloon temperature close to this value, without having to regret that this improvement results in more and more heat losses of vaporization during the emptying of the balloon at the top of its race.

I.<B>PRINCIPES GÉNÉRAUX</B> <B>A. Description des principes</B> utilisés <B>1</B> 1. Nature du fluide moteur 1 2. Utilisation de montgolfières 2 3. Site d'implantation le mieux adapté à la course des montgolfières 3 4. Utilisation d'air humide et association de la fonction de dessalement d'eau de mer 3 5. Production de l'eau chaude utilisée 4 6. Vaporisation préalable de l'eau à volume constant 5 7. Rendement thermodynamique et économique 6 <B>B. Comparaison avec les techniques concurrentes 6</B> II.<B>PRODUCTION D'ÉLECTRICITÉ ET ÉVENTUELLEMENT D'EAU</B> <B>DOUCE A L'AIDE DE MONTGOLFIÈRES 7</B> <B>A. Structure des</B> montgolfières 7 <B>1.</B> Objectifs à atteindre 7 2. Choix d'une structure relativement rigide mais légère 8 3. Constitution des briques solides 9 4. Assemblage des textiles 10 5. Appendice inférieur à utiliser par vent faible 11 6. Caractéristiques thermiques des montgolfières 12 <B>B. Fonctionnement des</B> montgolfières <B>stricto sensu 12</B> 1. Position de remplissage de la montgolfière 12 2. Remplissage en air chaud des montgolfières et démarrage 14 3. Analyse de la montée des montgolfières et dimensionnement 14 a) Montgolfière à air sec 14 b) Montgolfières à air saturé de vapeur d'eau 15 4. Retour des montgolfières et arrimage 17 <B>C.</B> Installations <B>au sol 18</B> 1. Transformation de la puissance de traction en puissance électrique 18 2. Gestion globale des puissances, des vitesses et des durées de cycles 20 <B>III. PRODUCTION DE L'AIR UTILISÉ COMME FLUIDE MOTEUR 21</B> <B>A.</B> Chauffage <B>de l'air dans des</B> verrières <B>solaires 21</B> 1. Transformation de l'énergie radiative en chaleur 21 2. Dimensionnement et intérêt de relier ensemble plusieurs verrières 23 3. Stockage de la chaleur et isolation thermique du sol 25 <B>B. Vaporisation d'eau moyennement chaude dans l'air 26</B> 1. Utilisation de bassins solaires 26 2. Autres origines possibles d'eau chaude 28 3. Amélioration du rendement énergétique par la vaporisation de l'eau à volume constant29 a) Principe de l' "usine à air" 30 b) Première variante du principe bielle-manivelle : manivelle à rainure 32 c) Deuxième variante du principe bielle-manivelle : utilisation d'engrenages non circulaires 33 d) Troisième variante du principe bielle-manivelle : connexion alternative de la bielle à deux pistons en opposition de phase 34 e) Quatrième variante du principe bielle-manivelle : utilisation de mouvements quasi- épicycloïdaux 34 f) Adaptation du moteur à piston rotatif 38 g) Alimentation du système en air froid 40 h) Eventualité d'une compression préalable de l'air introduit dans l'usine 41 4. Modification de la structure interne des montgolfières 42 <B>REVENDICATIONS (1 À 62) 41</B> I. <B> GENERAL PRINCIPLES </ B> <B> A. Description of Principles </ B> used <B> 1 </ B> 1. Nature of the working fluid 1 2. Use of hot-air balloons 2 3. Installation site best suited to the hot-air balloon race 3 4. Use of air wet and combined seawater desalination function 3 5. Production of hot water used 4 6. Pre-spray of water at constant volume 5 7. Thermodynamic and economic efficiency 6 <B> B. Comparison with competing techniques 6 </ B> II. <B> PRODUCTION OF ELECTRICITY AND POSSIBLE WATER </ B> <B> SWEET WITH MONTGOLFIÈRES 7 </ B> <B> A. Hot air balloon structure 7 <B> 1. </ B> Objectives to be achieved 7 2. Choice of a relatively rigid but light structure 8 3. Constitution of solid bricks 9 4. Assembly of textiles 10 5. Lower appendix use in low winds 11 6. Thermal characteristics of hot air balloons 12 <B> B. Operation of </ B> hot-air balloons <B> stricto sensu 12 </ B> 1. Hot-air balloon filling position 12 2. Hot air balloon hot-air filling and starting 14 3. Balloon climb analysis and sizing 14 a) Dry air balloon 14 b) Air balloons with steam saturated air 15 4. Return of hot-air balloons and stowage 17 <B> C. </ B> Ground-based facilities <B> 18 1. Transformation of the balloon traction power in electrical power 18 2. Overall management of powers, speeds and cycle times 20 <B> III. PRODUCTION OF AIR USED AS MOTOR FLUID 21 </ B> <B> A. </ B> Heating <B> of Air in Solar <B> Baffles 21 </ B> 1. Transformation radiative energy in heat 21 2. Dimensioning and interest of linking together several glass roofs 23 3. Storage of heat and thermal insulation of the floor 25 <B> B. Vaporization of moderately hot water in the air 26 </ B> 1. Use of solar pools 26 2. Other possible sources of hot water 28 3. Improvement of energy efficiency by vaporization of water at constant volume29 a) Principle of the "air plant" 30 b) First variant of the crank-handle principle: crank with groove 32 c) Second variant of the crank-handle principle: use of non-circular gears 33 d) Third variant of the crank-crank principle : alternative connection of the two-piston connecting rod in phase opposition 34 e) Fourth variant of the crank-rod principle: use of quasi-epicyclic movements 34 f) Adaptation of the rotary piston motor 38 g) Supply of the system in cold air 40 h ) Possibility of pre-compression of the air introduced into the plant 41 4. Modification of the internal structure of balloons 42 <B> CLAIMS (1 to 62) 41 </ B>

Claims (14)

REVENDICATIONS 1) Dispositif de production d'énergie mécanique ou d'électricité, ayant pour origine une source d'énergie disponible avec un coût faible mais à basse température, caractérisé en ce que: le fluide moteur est l'air atmosphérique chauffé au contact de cette source d'énergie; le "piston" est constitué de montgolfières dont la course peut s'étendre sur plusieurs km, utilisant ainsi la haute troposphère comme source froide.1) Device for producing mechanical energy or electricity, originating from a source of available energy with low cost but at low temperature, characterized in that: the driving fluid is the atmospheric air heated in contact with this energy source; the "piston" consists of hot-air balloons whose course can extend over several km, thus using the upper troposphere as a cold source. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la tare des montgolfières est nulle ou négative grâce à l'utilisation de ballons auxiliaires gonflés par un gaz léger (hydrogène ou hélium).2) Device according to claim 1 characterized in that the balloon tare is zero or negative through the use of auxiliary balloons inflated with a light gas (hydrogen or helium). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le meilleur rendement est obtenu par une course dont la première partie se fait avec une quantité d'air constante et un volume croissant, et la seconde partie avec un volume constant et une quantité d'air décroissante.3) Device according to claim 1 or claim 2 characterized in that the best performance is obtained by a race whose first part is done with a constant amount of air and a growing volume, and the second part with a constant volume and a decreasing amount of air. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la montgolfière est constituée autour de 2 armatures circulaires qui, en position fermée, renferment la toile, la protègent du vent, et constituent un bord extérieur biseauté offrant une prise au vent latéral assez faible et qui, en position déployée, délimitent un cylindre vertical de toile préparé à se replier en formant des plis d'une dizaine de mètres de large entre ces deux armatures, à partir d'amorces d'ondulation, par exemple sous forme de boudin horizontaux très extensibles, remplis d'hélium, imposant à l'enveloppe une partie de leur courbure, et/ou d'une géométrie des fuseaux alternant des endroits plus étroits et des passages plus larges.4) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the balloon is constituted around two circular frames which, in the closed position, enclose the fabric, protect it from the wind, and constitute a beveled outer edge providing a grip at lateral wind quite weak and which, in the deployed position, delimit a vertical cylinder of fabric prepared to fold by forming folds of about ten meters wide between these two frames, from ripple primers, for example under form of horizontal bulks very extensible, filled with helium, imposing on the envelope part of their curvature, and / or a geometry of the spindles alternating narrower places and wider passages. 5) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ces armatures sont constituées d'éléments qui, de manière à être aisément manipulables, sont presque aus si légers que l'air grâce à l'utilisation d'hydrogène ou d'hélium, substitué à l'air dans la fabrication de polystyrène expansé et/ou remplissant les vides d'une structure rigide réalisée par exemple en aluminium ou un de ses alliages.5) Device according to the preceding claim, characterized in that these frames consist of elements which, so as to be easily manipulated, are almost as light as the air through the use of hydrogen or helium, substituted for air in the manufacture of expanded polystyrene and / or filling the voids of a rigid structure made for example of aluminum or one of its alloys. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pièces textiles constituant la montgolfière sont reliées par des fixations dont la limite de rupture est élevée mais inférieure à celle de la toile elle-même, et pouvant être fermées ou ouvertes sans effort par une action que seul l'utilisateur peut provoquer, telles que des fermetures â glissière, ou des ventouses linéaires.6) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the textile parts constituting the balloon are connected by fasteners whose rupture limit is high but lower than that of the fabric itself, and can be closed or open effortlessly by an action that only the user can cause, such as zippers, or linear suckers. 7) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les liaisons qui y sont décrites sont complétées par des baguettes fixées à la toile et munies d'aimants assurant, par temps normal, une façade lisse, mais capables, en cas de rafale de vent, de céder puis de revenir en position fermée en ayant dissipé une partie de l'énergie transmise à la toile par les turbulences de l'air.7) Device according to the preceding claim, characterized in that the connections described therein are supplemented by rods attached to the fabric and provided with magnets providing, in normal weather, a smooth facade, but capable, in case of burst of wind, yield and then return to the closed position having dissipated some of the energy transmitted to the canvas by the turbulence of the air. 8) Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse linéaire des structures décrites ci-dessus, source de déformations de la toile, est compensée par la poussée d'Archimède d'un boudin expansible rempli d'hélium.8) Device according to one of the two preceding claims, characterized in that the linear mass of the structures described above, a source of deformations of the fabric, is compensated by the buoyancy of an expansible helium filled with helium . 9) Dispositif selon l'une quelconque des cinq revendications précédentes, carac térisé en ce que les plis horizontaux cités à la revendication n 4 sont doublés de baguettes magnétiques identiques à celles de la revendication n 8, de telle manière que le remplis sage de la montgolfière se fasse en faisant céder (réversiblement) une par une ces liaisons, ce qui permet d'éviter qu'en cours de remplissage sa paroi soit vulnérable au vent.9) Device according to any one of the five preceding claims, charac terized in that the horizontal folds mentioned in claim 4 are lined with magnetic rods identical to those of claim 8, so that the filler of the hot air ballooning is done by making (reversibly) yield one by one these links, which makes it possible to avoid that during its filling its wall is vulnerable to the wind. 10) Dispositif selon l'une quelconque des six revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une large jupe de tissu peu coûteux et peu travaillé, car destinée à fonctionner seulement par temps stable, peut être déployée sous la montgolfière de manière à accroître son volume, permettant ainsi soit une injection plus grande d'air chaud, soit une conser vation plus longue au sein du système, de la masse d'air initialement introduite et qui, comme cela est noté à la revendication n 3, se dilate, donc déborde de la montgolfière, au fur et à mesure que la pression diminue.10) Device according to any one of the six preceding claims, characterized in that a wide inexpensive fabric skirt and little worked because designed to operate only in stable weather, can be deployed under the balloon to increase its volume , thus allowing either a larger injection of hot air or a longer conservation within the system, the air mass initially introduced and which, as noted in claim 3, expands, therefore overflows hot air balloon, as the pressure decreases. 11) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la conservation de la chaleur dans le ballon pourra résulter d'une réduction des pertes par convection et conduction grâce à la suspension au "plafond" du ballon des toiles très légères qui se comportent comme des "pelures" supplémentaires à proximité de l'enve loppe, et d'une réduction des pertes par rayonnement infrarouge grâce à l'opacité des mêmes pelures, ou à l'application à l'intérieur du ballon d'un matériau réfléchissant.11) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the conservation of heat in the balloon may result in a reduction of losses by convection and conduction through the suspension at the "ceiling" of the balloon very light canvases which behave like additional "peels" near the envelope, and a reduction of losses by infrared radiation thanks to the opacity of the same peels, or the application inside the balloon of a reflective material. 12) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, sans qu'il soit nécessaire de ramener la montgolfière elle-même au sol ou à proche distance de celui-ci, son rechargement en air chaud se fait par un cylindre textile, guidé au moyen de contacts libres (anneaux) par les câbles (ou sangles) extérieurs à la montgolfière, et dont la base est recueillie par un entonnoir qui le dirige vers le système d'arrimage.12) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, without it being necessary to bring the hot air balloon itself to the ground or close distance thereof, its reloading hot air is done by a textile cylinder, guided by means of free contacts (rings) by the cables (or straps) outside the hot-air balloon, and whose base is collected by a funnel which directs it to the docking system. 13) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour le ravitaillement en air chaud de la montgolfière (qu'il se fasse de manière directe ou selon le dispositif prévu à la revendication précédente), pour les derniers mètres avant l'assemblage, une attraction ferromagnétique permet le positionnement exact de l'an neau situé à la base de la montgolfière ou du cylindre textile de la revendication précéden te, sur un anneau équivalent situé au sommet de la bouche de sortie de l'air chaud au sol.13) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that for the hot air supply hot air balloon (it is done directly or according to the device provided in the preceding claim) for the last meters before assembly, a ferromagnetic attraction allows the exact positioning of the ring at the base of the hot-air balloon or textile cylinder of the preceding claim, on an equivalent ring located at the top of the outlet mouth of the air hot on the ground. 14) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour lutter contre la possibilité d'oscillations de grande ampleur des câbles trac teurs, la première poulie sur laquelle ils passent est constituée en fait de plusieurs poulies cernant le câble en occupant la totalité des 360 autour de lui. <B>15)</B> Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que des systèmes d'amortissement fluide de coefficients adaptés aux différentes fréquences possibles de réso nance des câbles s'interposent dans la liaison par laquelle la "première poulie" citée à la revendication précédente est fixée au bâti, et également au niveau de poulies inférieures. 16) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, de manière à exercer des contraintes plus faibles sur la montgolfière et notamment sur sa toile, les câbles tracteurs sont remplacées par de larges sangles contenant autant de fibres et transmettant globalement la même traction à des tambours identiques, les disposi tifs prévus aux deux précédentes revendications étant adaptés en conséquence. 17) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tambour d'enroulement du câble (ou de sangle) tracteur n'est pas fixé à l'installa tion par un axe, mais par deux roulements à billes, dont le rayon intérieur est égal au rayon extérieur du tambour. 18) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre de câbles ou sangles est calculé en tenant compte du fait que leur enrou lement sur les tambours (en nombre égal) est d'autant plus facile que ce nombre est grand. 19) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour que les enroulements se fassent de manière parfaitement coordonnée, et qu'ainsi les tambours puissent être connectés mécaniquement tout en permettant le contrôle de chaque câble, les empreintes des câbles sont préformées sur les tambours. 20) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des mécanismes de contrôle et de correction de la verticalité du ballon et de la tension de chaque câble par rapport à ses voisins immédiats. 21) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour un meilleur contrôle de la montgolfière depuis le sol, les câbles tracteurs rejoi gnent le sol en étant fortement écartés les uns par rapport aux autres. 22) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la phase transitoire où la puissance appelée augmente (mutatis mutandis, dimi nue) brusquement et où une correction consistant à laisser les montgolfières accélérer pour augmenter la puissance produite aurait dans un premier temps l'effet inverse, la puissance nécessaire est prélevée sur la consommation de gros électrolyseurs utilisant, concurrem ment au réseau, l'énergie produite. 23) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide moteur est l'air atmosphérique simplement chauffé par passage dans une verrière dont le sol est tapissé de corps noirs. 24) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le sas de sor tie de la verrière fonctionne sur le principe des cheminées solaires, de manière à aspirer l'air sans qu'il soit nécessaire de placer de nombreux ventilateurs. 25) Dispositif selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caracté risé en ce que la verrière est reliée thermiquement avec des masses importantes (par exem ple d'eau) permettant un stockage de la chaleur, et donc un fonctionnement à la fois diurne, par temps ensoleillé ou couvert, et nocturne. 26) Dispositif selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, caracté risé en ce que plusieurs ballons peuvent être gonflés à partir de la même verrière, permet tant qu'il y ait à tout instant ou presque à tout instant un ballon arrimé à la verrière, et que la dilatation de l'air trouve dans ce ballon un exutoire. 27) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les sas latéraux d'entrée d'air et les circulations d'air au sein de la verrière sont réglables, de manière à ralentir les arrivées de l'unité la plus proche, et à accélérer celles des arrivées les plus lointaines, pour que chaque montgolfière, quel que soit son lieu de départ, se remplisse de la totalité ou de la quasi-totalité de l'air de la verrière. 28) Dispositif selon l'une quelconque des cinq revendications précédentes, caracté risé en ce que l'utilisation de procédés d'amélioration de la captation de la chaleur du rayonnement solaire est localisée de manière préférentielle dans les zones où l'air arrive après avoir circulé plus longtemps dans des parties plus externes de la verrière, et où, par ailleurs, il est nécessaire, pour des raisons d'écoulement de l'air, que la verrière ait une hauteur plus grande. 29) Dispositif selon l'une quelconque des six revendications précédentes, caractérisé en ce que l'effet de double vitrage peut être optimisé en plaçant à mi-hauteur ou à une hauteur intermédiaire quelconque, la 2è` vitre. 30) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air de la montgolfière est chargé en humidité par l'évaporation (dans des "douches") d'eau provenant de toute source de chaleur basse température dont l'eau est le fluide calo- porteur, qui est disponible en grande quantité, et n'est pas rentabilisée autrement, cette hu midité permettant de réduire dans un premier temps la masse molaire moyenne du mélange de gaz de la montgolfière, puis d'obtenir une condensation à l'intérieur de la montgolfière, ce qui permet tout à la fois de récupérer de l'eau douce (notamment si l'eau évaporée était salée) et riche en énergie potentielle gravitationnelle, d'augmenter l'écart relatif de tempé rature entre l'air intérieur et l'air extérieur en récupérant la chaleur latente de vaporisation, et de contribuer à résoudre le dilemme de l'augmentation de la taille maximale de la mont golfière ou de la perte de gaz chauds. 31) Dispositif selon la revendication précédente et la revendication n 2, caractérisé en ce que la valorisation de l'énergie potentielle gravitationnelle résulte d'une plus grande quantité d'hydrogène ou d1élium dans les ballons auxiliaires, intégralement compensée, lors de la partie de la montée qui a lieu après la condensation et lors de descente, par le poids de l'eau condensée (recueillie à la base du ballon ainsi qu'à la base de la "jupe" décrite à la revendication n 10), mais non compensée lors de la première partie de la montée, ce qui se traduit par une force ascensionnelle supplémentaire équivalant au poids de cette eau, sur une distance égale à l'altitude à laquelle a lieu la condensation. 32) Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau salée à évaporer est chauffée selon la technique connue sous le nom de "bassins solaires". 33) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'amélioration du comportement de la surface des bassins solaires peut résulter de l'existence d'ondes se propageant à la surface ou d'une couche supplémentaire d'isolant thermique, antireflet et/ou antiévaporation. 34) Dispositif selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que l'eau chaude est récoltée au fond des bassins solaires à l'aide de gros tuyaux percés, balayant des secteurs angulaires, solidairement avec des dispositifs permettant, à diverses hauteurs, le retour d'une partie de l'eau tiédie et enrichie en sel, et l'adjonction d'eau de mer nouvelle. 35) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les paramè tres (hauteur, éventuels mélanges) de la réinjection de l'eau enrichie en sel et de l'eau de mer nouvelle sont modulables (dès lors qu'en moyenne, on remette autant d'eau et de sel qu'on en prélève) en fonction du temps ou d'autres choix de gestion, notamment la possi bilité d'utiliser un bassin de préchauffage dont l'eau alimente, par le fond, un bassin à plus haute température. 36) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 23 à 28 et 32 à 35, carac térisé en ce que l'isolation thermique vers le sol pourra, sans inconvénient majeur, être réduite à une jupe circulaire isolante au pourtour du capteur d'énergie solaire (verrière ou bassin), d'une dizaine de mètres vers le bas, stoppant les fuites latérales, dispensant d'une isolation horizontale sous le capteur, puisque les flux de chaleur dans cette direction peuvent être considérées comme du stockage à long terme plutôt que comme des pertes. 37) Dispositif selon les revendications n 30 et 31, caractérisé en ce que le chauffa ge de l'eau (salée ou non) résulte de l'utilisation de l'énergie géothermique. 38) Dispositif selon les revendications n 30 et 31, caractérisé en ce que le chauf fage de l'eau (salée ou non) résulte de l'utilisation de la chaleur de source froide des centrales électriques thermiques ou nucléaires. 39) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'un dispositif particulier de vaporisation de l'eau dans l'air atmosphérique n'est pas nécessaire dans le cas des centrales à tours de refroidissement à eau, lesquelles peuvent de surcroît jouer le rôle de cheminées solaires permettant l'envol et la gestion des montgolfières. 40) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air est préchauffé par contact avec des panneaux noirs, sous des filets aptes à rem plir la fonction d'obstacle à l'échappement de l'air chaud vers le haut dans la mesure où l'air est guidé et maintenu en légère souspression par rapport à l'atmosphère, par des ventilateurs 41) Dispositif selon les huit revendications précédentes à l'exception de la dernière, caractérisé en ce que le chauffage de l'air, fluide moteur, et sa saturation en vapeur d'eau, peuvent être utilisés, à terre, dans des "cylindres" de dimensions raisonnables (quelques 104 m3) dans des cycles de quelques minutes, où il est chauffé et humidifié à volume constant, puis subit une détente qui génère la puissance motrice ensuite transformée en puissance électrique, et peut enfin, soit être relâché directement dans l'atmosphère, soit alimenter (directement ou après un nouvel enrichissement en vapeur d'eau) les montgolfières décrites aux revendications 1 à 22 et 30 et 31. 42) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que plusieurs cellules déphasées constituent un ensemble qui, de manière continue et aussi régulière que possible, absorbe de l'air froid et de l'eau chaude, produit de l'électricité, et relâche de l'air tiède encore humide. 43) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la collecte des puissances mécaniques successives se fait par analogie avec les différents cylindres d'un moteur à explosion, avec cette différence que la manivelle est remplacée par un disque équipé d'une rainure, reliant le centre du disque à un point proche de sa circonférence, et où peut se déplacer l'extrémité de la bielle, de telle sorte que pendant la moitié du cycle, le piston reste immobile, ce qui permet de chauffer et d'humidifier l'air à volume constant (Cf. fig. 2). 44) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les disques horizontaux décrits ci-dessus, pouvant présenter une rainure sur chacune de leurs faces, sont disposés les uns au-dessus des autres, et tournent en sens inverse mais à la même vitesse du fait de leur lien par des roues dentées coniques roulant entre des pistes situées sur et sous la circonférence de ces disques, l'une de ces roues assurant la transmission du couple total vers les machines électriques. 45) Dispositif selon la revendication n 42 (et donc alternative aux deux reven dications précédentes), caractérisé par l'utilisation d'un système bielle-manivelle prolongé par une roue dentée non circulaire entraînant une roue dentée complémentaire, à la fois par contact tangentiel et, pour la composante normale de la force, à l'aide d'un chariot mobile, la quasi-immobilisation du piston pendant près de la moitié du cycle, résultant d'un fort élargissement du palier d'abscisse minimale du piston au cours du cycle, grâce à l'utili sation de ces engrenages non circulaires (Cf. fig. 3). 46) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le chariot est motorisé et asservi â la différence d'écartement entre sa paire de roues avant et sa paire de roues arrière. 47) Dispositif selon la revendication n 42, caractérisé en ce que deux "cylindres" voisins fonctionnent avec un déphasage d'un demi-cycle, de telle sorte que la même bielle est connectée la moitié du temps au piston d'un de ces cylindres et l'autre moitié au piston de l'autre cylindre, et entraîne une manivelle "normale", dans le sens où il est possible d'avoir un seul solide réunissant toutes les manivelles. 48) Dispositif selon la revendication n 42, décrit par les figures 5, 6 et 7 et caracté risé par le fait que les articulations bielles-manivelles décrivent des trajectoires quasi épicycloïdales à trois pointes, dont un des côtés est assimilable à un arc de cercle et permet une quasi-immobilité du piston pendant la phase de chauffage de l'air, qui peut ainsi se dérouler pendant un tiers à une moitié d'un cycle, la puissance produite par trois cylindres de chauffage de l'air, répartis à 120 et déphasés d'un tiers de période, étant transmise par trois bielles à la même manivelle, puis à un vilebrequin vertical solidaire d'une piste (ou roue dentée) circulaire et horizontale roulant sans glisser à l'intérieur d'un cercle fixe de rayon triple 49) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le vilebrequin vertical décrit précédemment et dont l'axe suit le cercle de rayon 2 r, réunit n manivelles réparties autour de cet axe, sur un cercle de rayon r,, selon des angles de<B>360'</B> / n. 50) Dispositif selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caracté risé en ce que la transmission de la puissance mécanique se fait ensuite par l'intermédiaire d'une pièce d'axe vertical situé au centre du dispositif, de même rayon ou de rayon inférieur à celui de la roue dentée (solidaire du vilebrequin) qui l'entraîne, et donc faisant au moins 4 tours en un cycle chauffage- détente - échappement - admission. 51) Dispositif selon l'une quelconque des trois revendications précédentes, caracté risé en ce que le vilebrequin est prolongé vers le haut, et terminé par un picot qui, par l'intermédiaire d'un anneau roulant sans glisser sur une piste pratiquée dans une structure fixe formant plafond, s'appuie sur cette structure et donc sur le bâti 52) Dispositif selon l'une quelconque des quatre revendications précédentes, carac térisé en ce que le roulement de la base du vilebrequin sur le bâti se fait par l'intermédiaire de l'anneau elliptique plat de la fig. 6, ce qui permet la composition de deux mouvements de rotation, réalisable à l'aide de roulements ordinaires, contrairement au mouvement épicycloïdal du vilebrequin lui-même par rapport au bâti. 53)Dispositif selon l'une quelconque des douze revendications précédentes, caracté risé en ce que les phases d'admission et d'échappement du fluide moteur se font à l'aide d'un piston arrière non soumis à des efforts importants lors de ses mouvements. 54) Dispositif selon les revendications 41 ou 42, caractérisé, comme le montre la figure 8, en ce que : l' "usine à air" est constituée d'un rotor comprenant des pistons soumis à une force dirigée vers l'extérieur, qui les plaque en permanence contre la paroi du stator, dont le profil peut être librement choisi, notamment pour laisser un temps assez long de chauffage de l'air à volume à peu près constant grâce au déplacement d'une cellule dans un passage à largeur constante relativement long ; la détente a lieu quand le piston avant de cette cellule rencontre un élargissement du côté du stator, et jusqu'à ce que ses pistons avant et arrière soient de même largeur ; commencent alors l'échappement et l'admission, qui doivent avoir lieu en même temps, ce qui peut s'organiser en introduisant, depuis le stator, une paroi temporaire fixe, juste derrière le piston avant, derrière laquelle se fera l'échappement, tandis que l'admission se fera juste à l'avant de cette paroi ; l'ensemble des dispositifs ci-dessus peuvent être transposés à toute variante qui échangerait les rôles du stator et du rotor (rotor extérieur au stator, pistons non rotatifs se repliant dans le stator et assurant un contact glissant sur la surface du rotor qui aurait un profil non circulaire, etc.). 55) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la paroi temporaire fixe est supprimée, l'air froid et de l'air chaud coexistant dans un compartiment non séparé, qui se remplit d'air froid par le bas tandis que l'air chaud est extrait par le haut. 56) Dispositif selon l'une quelconque des deux revendications précédentes, caracté risé en ce que le contact entre les pistons tournants et la ou les parois du stator se fait "en chenille", sans aucun glissement, mais avec deux contacts souples, comme un balai d'essuie-glace perpendiculaire à un pare-brise, chacun assurant l'étanchéité la moitié du temps, et se déplaçant l'autre moitié. 57) Dispositif selon l'une quelconque des seize revendications précédentes, caracté risé en ce que la détente peut commencer avant la fin du chauffage, ce qui permet d'écrêter la courbe de pression et de réduire les spécifications de résistance à la pression. 58) Dispositif selon l'une quelconque des dix-sept revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air introduit dans l'usine est collecté avant l'aube sous de très grandes couvertures réfléchissantes (visible et infrarouge), formant un dôme au sol ou fermant un escarpement naturel (gorge, ... ) et utilisé tout au long de la journée avec une très basse température initiale, donc une relativement grande augmentation de température au cours du chauffage par l'eau chaude, augmentation à laquelle sont proportionnelles la différence de pression obtenue et la variation de volume au cours de la détente. 59) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, par analogie avec les caractéristiques des éléments de la montgolfière, la couvertures permettant la collecte et la conservation de l'air froid nocturne devant alimenter les "usines à air" est constituée d'éléments en toile étanche, remplis d'H2 ou d'He) globalement presque aussi légers que l'air de manière à faciliter leur manipulation, et fixés les uns aux autres par des systèmes tels que les glissières ou ventouses, et baguettes magnétiques, décrites dans les revendications 6 et 7. 60) Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que, dans le cas d'une couverture devant former un dôme, la géométrie de ces éléments, ainsi que leurs systèmes de liaisons, permettent de profiter du fait que le dôme est le plus accentué aux heures où le gaz de ses éléments est, notamment grâce aux contacts avec l'air intérieur, le plus froid, et qu'inversement, la couverture est aplatie quand ses éléments sont réchauffés, de manière à ce que ces adaptations se fassent sans générer de fortes tensions, à l'aide des principes exposés en p. 41 de la description et illustrés par la figure 9. 61) Dispositif selon l'une quelconque des vingt revendications précédentes, caracté risé en ce qu'après la fin de la phase d'admission, le piston moteur peut être utilisé pour une pré-compression de l'air frais, avant le début du chauffage, ce qui, en acceptant une détente plus longue et une augmentation des spécifications de résistance à la pression, permet d'augmenter le rendement de l'usine, en augmentant la puissance sans augmenter la quantité de chaleur consommée et sans augmenter dans des proportions aussi grandes la quantité d'air froid introduite. 62) Dispositif selon l'une quelconque des revendications n 30 à 38, caractérisé en ce que les montgolfières sont remplies de longs cylindres verticaux, seuls remplis d'air humide (ce qui permet au reste d'être rempli d'air sec bénéficiant de la chaleur latente de l'air humi de sans diminuer sa concentration en vapeur d'eau) et destinés à être seuls vidés une fois la montgolfière arrivée au sommet de sa course, l'air humide des boyaux étant réenrichi en vapeur d'eau à son retour à terre.14) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, in order to combat the possibility of large oscillations of the tractive cables, the first pulley on which they pass is in fact made of several pulleys cerning the cable by occupying all 360 around him. <B> 15) </ B> Device according to the preceding claim, characterized in that fluid damping systems of coefficients adapted to the different possible frequencies of resonance of the cables are interposed in the connection by which the "first pulley" cited in the preceding claim is attached to the frame, and also at the level of lower pulleys. 16) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, so as to exert lower stress on the hot air balloon and in particular on its fabric, the towing cables are replaced by wide straps containing as many fibers and transmitting globally the same traction to identical drums, the devices provided in the two preceding claims being adapted accordingly. 17) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the winding drum of the cable (or strap) tractor is not fixed to the installation by an axis, but by two ball bearings, whose inner radius is equal to the outer radius of the drum. 18) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the number of cables or straps is calculated taking into account that their winding on the drums (in equal number) is all the easier as this number is tall. 19) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, so that the windings are made in a perfectly coordinated manner, and that the drums can be connected mechanically while allowing the control of each cable, the fingerprints of cables are preformed on the drums. 20) Device according to any one of the preceding claims, characterized by mechanisms for controlling and correcting the verticality of the balloon and the voltage of each cable relative to its immediate neighbors. 21) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, for better control of the hot air balloon from the ground, the towing cables rejoin the ground being widely spaced relative to each other. 22) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that, in the transitional phase where the power demand increases (mutatis mutandis, dimi nue) sharply and where a correction consisting of allowing the balloons to accelerate to increase the power produced would initially the opposite effect, the necessary power is taken from the consumption of large electrolysers using, in competition with the network, the energy produced. 23) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the driving fluid is atmospheric air simply heated by passing through a canopy whose floor is lined with black bodies. 24) Device according to the preceding claim, characterized in that the air outlet of the canister operates on the principle of solar chimneys, so as to suck the air without the need to place many fans. 25) Apparatus according to any one of the two preceding claims, characterized in that the canopy is thermally connected with large masses (eg water) allowing storage of heat, and therefore a functioning at the same time diurnal , in sunny or overcast weather, and at night. 26) Device according to any one of the three preceding claims, characterized in that several balloons can be inflated from the same canopy, allows as long as there is at any moment or almost at any time a balloon stowed to the canopy, and that the dilation of the air finds in this balloon an outlet. 27) Device according to the preceding claim, characterized in that the lateral air inlet locks and the air circulations within the canopy are adjustable, so as to slow the arrival of the nearest unit, and to accelerate those of the most distant arrivals, so that each hot air balloon, whatever its place of departure, fills with all or almost all the air of the canopy. 28) Device according to any one of the five preceding claims, characterized in that the use of methods for improving the heat capture of the solar radiation is preferably located in the areas where the air comes after having circulated longer in more external parts of the canopy, and where, moreover, it is necessary, for reasons of flow of the air, that the canopy has a greater height. 29) Apparatus according to any one of the six preceding claims, characterized in that the double glazing effect can be optimized by placing at mid-height or at any intermediate height, the 2nd window. 30) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the air of the balloon is charged with moisture by the evaporation (in "showers") of water from any source of low temperature heat of which water is the heat transfer fluid, which is available in large quantities, and is not otherwise profitable, this hu midity making it possible firstly to reduce the average molar mass of the gas mixture of the hot-air balloon, and then to obtain a condensation inside the balloon, which allows at the same time to recover fresh water (especially if the evaporated water was salty) and rich in gravitational potential energy, to increase the relative temperature difference between the indoor and outdoor air by recovering the latent heat of vaporization, and helping to solve the dilemma of increasing the maximum size of the golf course or the loss of gas. hauds. 31) Device according to the preceding claim and claim 2, characterized in that the valuation of the gravitational potential energy results from a larger amount of hydrogen or helium in the auxiliary balloons, fully compensated, during the game of the rise which takes place after the condensation and during descent, by the weight of the condensed water (collected at the bottom of the balloon as well as at the base of the "skirt" described in claim 10), but not compensated during the first part of the climb, which results in an additional upward force equivalent to the weight of this water, over a distance equal to the altitude at which the condensation takes place. 32) Device according to one of the two preceding claims, characterized in that the salt water to be evaporated is heated by the technique known as "solar pools". 33) Device according to the preceding claim, characterized in that the improvement of the behavior of the surface of the solar pools may result from the existence of waves propagating on the surface or an additional layer of thermal insulation, antireflection and / or anti-evaporation. 34) Device according to one of the two preceding claims, characterized in that the hot water is collected at the bottom of the solar pools with large pipes drilled, sweeping angular sectors, jointly with devices for varying heights , the return of some of the water lukewarm and enriched with salt, and the addition of new sea water. 35) Device according to the preceding claim, characterized in that the parameters (height, possible mixtures) of the reinjection of the salt-enriched water and new seawater are adjustable (since on average, return as much water and salt as is harvested), depending on the weather or other management choices, including the possibility of using a preheating pond, the water of which feeds higher temperature. 36) Device according to any one of claims 23 to 28 and 32 to 35, charac terized in that the thermal insulation to the ground can, without major inconvenience, be reduced to an insulating circular skirt around the energy sensor solar (canopy or basin), about ten meters down, stopping side leaks, providing horizontal insulation under the sensor, since heat flows in this direction can be considered as long-term storage rather only as losses. 37) Device according to claims 30 and 31, characterized in that the heating of water (salt or not) results from the use of geothermal energy. 38) Apparatus according to claims 30 and 31, characterized in that the heating of water (salted or not) results from the use of the cold source heat of thermal power plants or nuclear. 39) Device according to the preceding claim, characterized in that a particular device for vaporization of water in atmospheric air is not necessary in the case of water cooling tower plants, which can also play the role of solar chimneys allowing the flight and the management of balloons. 40) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the air is preheated by contact with black panels, under nets capable of fulfilling the function of obstacle to the escape of hot air to the top in so far as the air is guided and maintained in slight underpressure with respect to the atmosphere, by fans 41) Device according to the preceding eight claims except for the last, characterized in that the heating of the air, motor fluid, and its saturation in water vapor, can be used, on land, in "cylinders" of reasonable dimensions (some 104 m3) in cycles of a few minutes, where it is heated and humidified to volume constant, then undergoes a relaxation which generates the motive power then transformed into electrical power, and can finally either be released directly into the atmosphere, or feed (directly or after a new enriched The hot-air balloons described in claims 1 to 22 and 30 and 31. 42) Device according to the preceding claim, characterized in that several out-of-phase cells constitute an assembly which, in a continuous and as regular manner as possible, absorbs cold air and hot water, produces electricity, and releases warm air still wet. 43) Device according to the preceding claim, characterized in that the collection of the successive mechanical powers is by analogy with the various cylinders of a combustion engine, with this difference that the crank is replaced by a disc equipped with a groove, connecting the center of the disc to a point near its circumference, and where can move the end of the rod, so that during half of the cycle, the piston remains stationary, allowing to heat and humidify the l air at constant volume (see Fig. 2). 44) Device according to the preceding claim, characterized in that the horizontal discs described above, which may have a groove on each of their faces, are arranged one above the other, and rotate in the opposite direction but at the same speed because of their connection by conical gears rolling between tracks located on and under the circumference of these discs, one of these wheels ensuring the transmission of the total torque to the electrical machines. 45) Device according to claim 42 (and therefore alternative to the two previous claims), characterized by the use of a rod-crank system extended by a non-circular gear wheel driving a complementary gear wheel, both by tangential contact and, for the normal component of the force, with the aid of a mobile carriage, the quasi-immobilization of the piston during nearly half of the cycle, resulting from a strong widening of the minimum abscissa bearing of the piston during of the cycle, thanks to the use of these non-circular gears (see Fig. 3). 46) Device according to the preceding claim, characterized in that the carriage is motorized and controlled by the difference in spacing between its pair of front wheels and its pair of rear wheels. 47) Device according to claim 42, characterized in that two "cylinders" neighbors operate with a phase shift of half a cycle, so that the same rod is connected half the time to the piston of one of these cylinders and the other half to the piston of the other cylinder, and drives a crank "normal", in the sense that it is possible to have a single solid joining all the cranks. 48) Device according to claim 42, described in Figures 5, 6 and 7 and character ized by the fact that the crank-crank joints describe quasi-epicyclic trajectories with three points, one of whose sides is comparable to an arc of circle and allows a quasi-immobility of the piston during the heating phase of the air, which can thus take place during a third to a half of a cycle, the power produced by three air heating cylinders, distributed at 120 and phase shifted by one third of period, being transmitted by three connecting rods to the same crank, then to a vertical crankshaft secured to a circular and horizontal track (or cogwheel) rolling without sliding inside a fixed circle of triple ray 49) Device according to the preceding claim, characterized in that the vertical crankshaft described above and whose axis follows the circle radius 2 r, gathers n cranks distributed around this xe, on a circle of radius r ,, at angles of <B> 360 '</ B> / n. 50) Device according to any one of the two preceding claims, characterized in that the transmission of mechanical power is then via a piece of vertical axis located in the center of the device, the same radius or radius less than that of the toothed wheel (integral with the crankshaft) which drives it, and therefore making at least 4 turns in a heating-expansion - exhaust - intake cycle. 51) Device according to any one of the three preceding claims, characterized in that the crankshaft is extended upwards, and terminated by a pin which, through a rolling ring without sliding on a track practiced in a fixed structure forming a ceiling, based on this structure and thus on the frame 52) Device according to any one of the preceding claims, charac terized in that the bearing of the base of the crankshaft on the frame is via of the flat elliptical ring of FIG. 6, which allows the composition of two rotational movements, achievable by means of ordinary bearings, unlike the epicyclic movement of the crankshaft itself relative to the frame. 53) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the phases of admission and exhaust of the driving fluid are made with the aid of a rear piston not subjected to significant efforts during its movements. 54) Device according to claims 41 or 42, characterized, as shown in Figure 8, in that: the "air plant" consists of a rotor comprising pistons subjected to an outward force, which the plates permanently against the wall of the stator, whose profile can be freely chosen, in particular to allow a long enough time of heating the air to about constant volume through the displacement of a cell in a passage with constant width relatively long; the expansion takes place when the forward piston of this cell meets a widening on the side of the stator, and until its front and rear pistons are of the same width; then start the exhaust and the admission, which must take place at the same time, which can be organized by introducing, from the stator, a fixed temporary wall, just behind the front piston, behind which will make the exhaust, while admission will be just in front of this wall; all of the above devices can be transposed to any variant that would exchange the roles of the stator and the rotor (outer rotor stator, non-rotating pistons folding in the stator and ensuring a sliding contact on the rotor surface that would have a non-circular profile, etc.). 55) Device according to the preceding claim, characterized in that the temporary fixed wall is removed, the cold air and hot air coexisting in an unseparated compartment, which fills with cold air from below while the Hot air is extracted from the top. 56) Apparatus according to any one of the two preceding claims, characterized in that the contact between the rotating pistons and the or the walls of the stator is "chenille", without any sliding, but with two flexible contacts, as a wiper blade perpendicular to a windshield, each sealing half the time, and moving the other half. 57) Device according to any one of the sixteen preceding claims, characterized in that the expansion can begin before the end of the heating, which allows to clip the pressure curve and to reduce the specifications of resistance to pressure. 58) Device according to any one of the seventeen preceding claims, characterized in that the air introduced into the plant is collected before dawn under very large reflective covers (visible and infrared), forming a dome on the ground or closing a natural escarpment (throat, ...) and used throughout the day with a very low initial temperature, so a relatively large increase in temperature during heating by hot water, increase to which are proportional the pressure difference obtained and the change in volume during the relaxation. 59) Device according to the preceding claim, characterized in that, by analogy with the characteristics of the elements of the hot air balloon, the covers for the collection and preservation of cold night air to feed the "air factories" consists of waterproof fabric elements, filled with H2 or He) generally almost as light as air so as to facilitate their handling, and fixed to each other by systems such as slides or suction cups, and magnetic rods, described in claims 6 and 7. 60) Device according to the preceding claim, characterized in that, in the case of a cover to form a dome, the geometry of these elements, as well as their connection systems, allow to take advantage of the fact that the dome is most accentuated at the hours when the gas of its elements is, in particular thanks to the contacts with the interior air, the coldest, and that inversely, the opening is flattened when its elements are warmed, so that these adaptations are made without generating strong tensions, using the principles outlined on p. 41 of the description and illustrated in FIG. 9. 61) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that after the end of the intake phase, the driving piston can be used for a pre- compression of the fresh air, before the start of the heating, which, by accepting a longer detente and an increase of the pressure resistance specifications, makes it possible to increase the output of the plant, by increasing the power without increasing the amount of heat consumed and without increasing in such large proportions the amount of cold air introduced. 62) Device according to any one of claims 30 to 38, characterized in that the balloons are filled with long vertical cylinders, only filled with moist air (which allows the rest to be filled with dry air benefiting from the latent heat of the humid air without diminishing its concentration of water vapor) and destined to be alone emptied once the hot-air balloon reaches the top of its course, the humid air of the intestines being re-enriched with water vapor at his return to earth.
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