Brevet | Dr. Goulu

Les foils du Vendée Globe

Sun, 20 Nov 2016 00:00:00 +0000

Le départ du 8ème a été donné le 8 novembre. Pour ce tour du monde à la voile en solitaire, sans escale ni assistance qui se court tous les 4 ans, 29 marins s’affrontent sur des monocoques de . Et pour la première fois, 7 bateaux sont équipés de foils:

“ ” de
“ ” d’
“St. Michel-Virbac” de
“No Way Back” de Pieter Heerema
“ ” de
“Hugo Boss” d’
“ ” de

\[gallery link="none" size="large" type="slideshow" ids="8666,8636,8647,8644,8654,8674"\]

Pour les c’est assez surprenant de voir des foils ajoutés à des bateaux lestés par 3.1 tonnes de plomb et des ballasts, alors que les étaient ultra légers afin de soulever leur(s) coque(s) hors de l’eau.

En fait, comme l’expliquent bien la vidéo ci-dessous, le rôle principal des foils est de créer un couple de redressement du bateau :

En prime, la du “tip” du foil associée à celle de la quille inclinable génère une poussée verticale qui réduit notablement le du bateau. A 20 noeuds, cette poussée représente 60% du poids du bateau, et il décolle pratiquement dans les vagues

Ces foils remplissent encore un autre rôle. La quille inclinable n’est pas un très efficace. C’est pourquoi les 60 pieds IMOCA étaient jusqu’ici équipés de deux dérives-sabre, dont l’une est abaissée pour que le bateau “cape” mieux, notamment . Mais comme le Vendée Globe se court principalement ces dérives sont avantageusement remplacées par des foils dont la partie plongeante (le “shaft”) fonctionne comme un petit plan anti-dérive*. Selon Quentin Lucet, architecte au cabinet qui a conçu 6 des 7 foilers de la flotte, les foils de ces bateaux se distinguent justement par ce “shaft” plutôt que par le “tip”

\[1\]

D’ailleurs on peut voir ces foils non comme une révolution, mais comme une évolution. Sur les IMOCA des éditions précédentes, les dérives-sabre étaient inclinées vers l’extérieur du bateau. Mais pour le Vendée Globe 2012-2013, le chantier a eu l’idée d’incliner les dérives de “ ” et “ ” plutôt vers l’intérieur pour qu’avec la gîte elles génèrent une force verticale comme des foils. Résultat : les deux bateaux ont remporté la course dans un mouchoir de poche ( arrivant 3h avant après 78 jours de course!), laissant le 3ème à plus de deux jours.

Pour cette édition, “Banque Populaire” rebaptisé “Maitre Coq” a remplacé ses dérives par de vrais foils, et VPLP a conçu les 6 autres foilers tout neufs. Enfin presque, parce que la plupart ont déjà pris le départ de la . Mais un seul l’a terminée (“Banque Populaire VIII”, à la 2ème place), tous les autres devant abandonner sur casse…

Car la grande inconnue est là : ces foils créent des forces énormes sur la structure, des accélérations et des chocs auxquels aucun bateau ni homme n’a été soumis pendant une si longue période. Les bateaux qui survivront à ces conditions extrêmes battront probablement le record de en 78 jours. Dans ce cas nous verrons certainement des bateaux volants au Vendée Globe 2020.

Pour l’instant c’est bien parti : à l’heure où j’écris, les 3 bateaux en tête de la course sont des foilers (Hugo Boss, Banque Populaire VIII, Edmond de Rotschild) et les 4 autres sont 5,7,9 et 24èmes.

Reste un petit mystère que je n’ai pas éclairci : sur les sites et forums anglophones

\[4\]

, les foils de ce type sont baptisés “DSS” comme “Dynamic Stability Systems”

\[5\]

, le nom d’une entreprise fondée par Hugh Welbourn pour exploiter son brevet

\[6\]

qui me semble assez large. VPLP a-t-il acquis une licence de ce brevet ? Pourtant ils ne sont pas mentionnés dans les partenaires de DSS… Ou ont-ils déposé leur propre brevet, que je n’ai pas trouvé ? Ou jouent-ils sur l’antériorité du brevet de Rougier & Emig

\[7\]

aujourd’hui échu ?

Note* : outre les problèmes de construction, la jauge IMOCA limite à 5 le nombre d’appendices mobiles. Avec la quille inclinable et deux , il faut chosir : dérives ou foils, car utiliser des foils ou dérives fixes serait trop handicapant dans le petit temps.

Sources

Raphaël Bonamy, “ ”, 04/11/2016, sur Ouest-France
“ ”, 4/11/2016, Sciences et Avenir
Chloé Lottret “ ",06-11-2016, Bateaux
“ ”, 22 October 2014, The Daily Sail
“ ”
Hugh Burkewood Welbourn “Hydrofoil system for mono-hull sailboats”, 2007, brevet
Francois Paul Louis Co Rougier, Marc Emig “Disposition architecturale permettant d’augmenter de la stabilite des voiliers de type monocoque par des foils”, 2004, brevet

(article également publié )

Nikola Tesla : génie, mais connu

Sun, 19 Aug 2012 00:00:00 +0000

Le nom de (1856-1943) apparaît fréquemment sur les pages web traitant d’électricité et d’énergie. Parfois pour rendre hommage à un grand inventeur soi-disant méconnu. Souvent pour fantasmer sur l’ “énergie libre” et autres sujets pseudo-physiques. A mon humble avis il s’agit là principalement d’un effet de la “loi de Clarke”:

“Toute technologie suffisamment avancée est indiscernable de la magie.” (Arthur C. Clarke).

En effet, les inventions de Tesla étaient tellement inattendues et spectaculaires à son époque qu’elles ont souvent été mal comprises du public, auréolées de mystère et perpétuées sous forme de légendes urbaines ayant abouti à de véritables , dont le sommet est probablement atteint dans le .

Aujourd’hui, d’un point de vue scientifique, il ne reste aucun mystère sur les inventions de Tesla. On sait pourquoi celles qui fonctionnent fonctionnent, et pourquoi les autres n’ont pas fonctionné.

Les inventions de Tesla

Tesla était un inventeur, pas un théoricien. Il a déposé , plus un certain nombres attribués à Edison, son employeur d’un temps, mais pas une seule équation, principe ou théorie ne porte son nom. Même le nom de est un honneur posthume.

Le génie de Tesla est d’avoir rapidement compris et appliqué les (1865) liant le champ magnétique et le champ électrique :

en 1887 il invente la qui permet de transformer l’énergie électrique en énergie mécanique (moteur) ou vice-versa ( ). Il comprend que le est plus facile à transporter que le courant continu promu par Edison et il s’associe à Westinghouse. Ensemble ils construisent et exploitent dès 1896, la , qui alimente la ville de Buffalo, à 30 km de là.
"Modern Thinker" de Peter Terren (aka Dr Electric) . Cliquer pour le "making of" et les précautions d’usage…

Autour de 1891, il invente sa fameuse , un transformateur à résonance produisant de hautes tensions à haute fréquence. A haute puissance, son montage peut produire de jolis arcs électriques qui font la joie des producteurs d’effets spéciaux et l’étonnement des spectateurs depuis un bon siècle.
Mais le transformateur de Tesla est surtout un plus efficace que celui de datant de 1887. Dès 1893, Tesla en décrit de multiples applications et réalise les premières transmissions sans fil, quelques années avant . En effet, Marconi n’est plus considéré comme l’inventeur de la radio depuis 1943, date à laquelle la Cour Suprême des Etats-Unis a considéré que son brevet de 1896 n’apportait aucune invention par rapport à ceux de Tesla, Lodge et Stone, antérieurs.
En 1897-8, Tesla construisit deux maquettes de bateaux télécommandés. Son brevet contient “accessoirement” celui de la première .

Parmi les nombreux autres brevets et publications de Tesla, citons le principe du en 1900, une pompe ou sans ailettes vers 1913, un avion à décollage vertical en 1928 puis une en 1937.

Mais le plus gros projet de Tesla fut aussi son plus gros échec:

La transmission d’énergie sans fil

Il faut bien comprendre qu’avant l’invention de , les émetteurs radio devaient être assez puissants pour transmettre l’énergie nécessaire à l’exploitation du signal par le récepteur, typiquement un “ ”. Pour Tesla et ses contemporains, transmettre un signal ou transmettre de l’énergie, c’était kif-kif. Il n’est donc pas surprenant que Tesla ait eu l’idée de la : c’était une application logique de sa bobine, dans la ligne de sa grande oeuvre qu’est l’électrification en courant alternatif.

D’ailleurs la qu’il construisit dès 1901 avait deux objectifs : transmettre des signaux radio à travers l’Atlantique, et expérimenter la transmission d’énergie sans fil. Tesla y a installé une version surpuissante de son “ ” alimentée par un générateur de 200 kW.

A l’Exposition Universelle de St. Louis de 1904, un prix est offert à qui pourra alimenter un moteur de 75 watts à une distance de 30 mètres. L’objectif paraissait donc atteignable à l’époque grâce aux progrès rapides dus entre autres à Tesla. Le hic, c’est que la . En supposant un rendement parfait dont il était très loin, l’émetteur (omnidirectionnel) de Tesla aurait théoriquement pu fournir 17 W/m² à une distance de 30m. Tesla aurait donc du fabriquer une antenne de réception parfaite d’environ 5m² pour alimenter le moteur de 75W.

Tesla était parfaitement conscient de ceci, donc il a pensé contourner la difficulté en utilisant des “ ” à très basse fréquence (8 Hz) qu’il a cru détecter et qu’il considérait comme sa plus grande découverte. L’idée était de mettre toute l’atmosphère terrestre en résonance électromagnétique avec sa tour, rien de moins. Et pendant plusieurs années Tesla a effectivement compris beaucoup de choses à propos de la propagation des ondes dans l’atmosphère, mais pas assez pour retenir les investisseurs qui ont retiré leur soutien à un projet qui n’avançait pas. De plus, dès 1901 Marconi avait réussi des transmissions télégraphiques transatlantiques. A partir de 1905 Tesla n’eut plus les moyens de financer son projet et la tour de Wardenclyffe fut démolie en 1917.

Pourtant il existe bien quelque chose qui ressemble aux ondes stationnaires terrestres de Tesla : les . Elles n’ont été mises en évidence que dans les années 1960, mais des calculs récents montrent qu’il n’est pas possible de les exploiter pour la transmission d’énergie. Par contre une variante envisagée par Tesla dans un autre brevet serait éventuellement envisageable d’après , au prix d’installations titanesques.

Alors, qui a gagné le prix de St. Louis ? On peut dire que c’est la NASA, en 1975. L’ antenne parabolique de 26m de leur a été dirigée vers quelques mètres carrés de récepteurs situés sur une montagne distante de 1.5 km et réussi à transmettre une puissance de 34 kW avec un rendement de 82% . L’histoire ne dit pas en combien de millisecondes les oiseaux traversant le faisceau se transforment en poulets grillés, mais c’est bien un inconvénient de cette technologie que l’on n’imagine plus que pour une éventuelle . Un autre inconvénient est que cette méthode est très directionnelle : on ne transmet l’énergie que d’un point A à un point B bien précis.

Avec une transmission moins directionnelle, ce n’est qu’en 2007 qu’une équipe du MIT et de l’entreprise a réussi à allumer une ampoule de 60 watts à une distance de 2 mètres . Witricity a des objectifs beaucoup plus modestes que Tesla : fournir quelques fractions de watts aux téléphones et autres petits appareils électroniques dans un bâtiment, ce serait déjà pas mal.

Et l’énergie libre ? (ou gratuite ?)

En 1893, Tesla disait dans une conférence :

“Dans quelques générations nos machines seront propulsées par cette énergie disponible à tout endroit de l’univers.
\[…\]
Dans l’espace il y a une forme d’énergie. Est-elle statique ou cinétique ? Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines. Si elle est cinétique – et nous savons qu’elle l’est –, ce n’est qu’une question de temps, et l’humanité aura mis en harmonie ses techniques énergétiques avec les grands rouages de la nature.” (Nikola Tesla)

C’est très beau. Mais prudent. Tesla était convaincu que l’atmosphère était remplie d’énergie électromagnétique (“nous savons qu’elle l’est”), mais il fixe tout de même un horizon de “quelques générations” pour l’exploiter, alors qu’il n’a mis que 10 ans pour lancer l’électrification industrielle de l’Amérique. De plus il envisage l’échec : “Si elle est statique, toutes nos recherches auront été vaines”. Et que ce soit dans cette conférence ou d’autres publications je n’ai jamais trouvé de référence explicite à de la “free energy”, que ceci soit traduit par “énergie gratuite” ou par “énergie libre”. Tesla était un trop bon physicien pour croire aux chimères du mouvement perpétuel, contrairement à beaucoup de ceux qui le citent actuellement.

Ce qui m’étonne un peu, c’est que Tesla ne se soit pas intéressé à la lumière, alors que Maxwell avait montré qu’elle était un rayonnement électromagnétique au même titre que les ondes radio, et que Hertz avait décrit l’ en 1887. Tesla aurait pu inventer le panneau solaire et se rapprocher de son objectif plus vite qu’avec la tour de Wardenclyffe…

Un mythe : la Pierce Arrow électrique de 1931

Un certains nombre de sites dont un en français publient le récit d’un certain Peter Savo, qui raconte avoir roulé en 1931 avec Tesla dans une voiture modifiée par l’inventeur. Elle aurait été propulsée par un moteur électrique connecté à un “récepteur d’énergie libre” de la taille d’un poste radio muni d’un fil d’antenne de 2m50. Ils auraient parcouru 80 km avec des pointes à 145 km/h.

Disons le tout net : ça ne tient pas debout. Selon la , non seulement le dénommé Peter Savo n’a commencé à raconter cette histoire qu’en 1967 et n’est pas un neveu de Tesla comme il le prétend, mais aucune autre source ne corrobore ne serait-ce que l’existence de cette voiture.

Mais ce qui me range définitivement dans le camp des comploteurs de l’industrie de l’énergie qui s’acharnent à faire disparaître toute trace de l’énergie libre de Tesla, c’est l’antenne. Comme on l’a vu plus haut, un fil d’antenne de 2m50 ne peut recevoir la puissance nécessaire que d’un énorme émetteur tout proche qui aurait frit la voiture et ses passagers en quelques secondes. Et si la mystérieuse énergie n’était pas électromagnétique, alors pourquoi une antenne et des lampes à vide ?

Une De Lorean volante propulsée par un réacteur à fusion thermonucléaire alimenté à la bière me parait beaucoup plus vraisemblable.

Références

Nikola Tesla “Method of and Apparatus for Controlling Mechanism of Moving Vehicle or Vehicles”, 1898,
Nikola Tesla “ ”, 1893
" " With Additional Comments by Henry Bradford and Gary Peterson
Nikola Tesla “ART OF TRANSMITTING ELECTRICAL ENERGY THROUGH THE NATURAL MEDIUMS” May 16, 1900,
Franklin Hadley “ ”, 2007, MIT NEWS
Nikola Tesla “ ", 20 mai 1891 conférence à l’Université Columbia de New York
Igor Spajic, “ ”, revue Nexus, sur amessi.org

Combien pour ce brevet ?

Sun, 08 Mar 2009 00:00:00 +0000

Je suis membre d’une société secrète dont voici le logo ci-contre.

Sur la société secrète je ne peux rien dire. Mais sur le logo je peux : c’est l’illustration du accordé le 1er novembre 2005 à Boris Volfson pour un “véhicule spatial propulsé par l’état du vide inflatoire” (“space vehicle propelled by the pressure of inflationary vacuum state”)

Un garantit à un inventeur un monopole sur l’utilisation de son invention pour une période pouvant aller jusqu’à 25 ans dans certains pays, pour autant que l’invention satisfasse trois conditions:

La nouveauté, évaluée par rapport à l’état de la technique au moment du dépôt.
Etre le résultat d’une activité inventive, et non le résultat d’une déduction ou d’une combinaison évidente d’éléments existants.
Etre réalisable, ce qui signifie que quelqu’un possédant les connaissances de base nécessaire doit être capable de réaliser l’innovation décrite par le brevet à l’aide des informations figurant dans celui-ci.

Le vaisseau spatial de Volfson satisfait assez clairement les conditions 1 et 2, mais est-il “réalisable” ? Etonnament, oui. Il faut des éléments peu abondants au Bricorama du coin tels qu’une coque supraconductrice et un réacteur nucléaire, mais la Nasa devrait être capable de construire ce bidule.

Notez bien que la “réalisabilité” ne suppose pas la fonctionnalité. Le brevet décerné à Volfson ne permet pas de l’attaquer en justice si d’aventure le vaisseau que vous construisez dans votre jardin en suivant scrupuleusement ses plans ne parvient pas à . Par contre, si ça marche, c’est Volfson qui peut vous attaquer en justice et se prévaloir du succès de l’opération…

A part les frais (élevés) de dépôt du brevet, Volfson n’a donc rien à perdre en déposant son invention. Le bureau d’avocats spécialisés qui l’a aidé à le rédiger a même tout à gagner. Et le bureau des brevets ? Aurait-il eu une raison de refuser ce brevet ?

En y regardant de plus près, probablement. Les premières pages du brevet décrivent la théorie physique sur laquelle se base le fonctionnement du vaisseau. Si l’examinateur avait considéré cette théorie comme faisant partie du brevet, il aurait du le rejeter car on ne peut breveter des théories.

Le fait d’avoir accepté le brevet signifie donc que la théorie physique sur la structure de l’espace-temps qu’il contient, appuyée par force références, est considérée comme l’état de l’art de la physique actuelle.

Examiner sérieusement un tel brevet demanderait des connaissances avancées en physique. Il y a un siècle, , mais aujourd’hui les scientifiques ont l’impression que les brevets sont accordés beaucoup trop facilement, et essentiellement sur des considérations juridiques et économiques, voire politiques. Il faut dire:

qu’un brevet accepté, c’est des sous qui entrent à l’office, et des politiques contents parce qu’ils y voient un résultat de l’investissement dans la recherche
un brevet refusé, c’est des sous qui sortent si l’inventeur dépose un recours, et un .

Bref, un office des brevets n’a aucune raison de passer un temps couteux à examiner un brevet. La preuve extrême se trouve dans le brevet australien de 2001 à John Keogh un pour un “appareil circulaire facilitant le transport” (“circular transportation facilitation device”) dont voici les deux figures illustrant l’invention :

On assiste donc à un formidable boum du nombre de brevets accordés, mais est-ce réellement l’image d’un boum de l’innovation ?

nombre de brevets déposés chaque année dans le monde

En parallèle on constate un boum encore plus colossal des actions en justice sur des questions de propriété intellectuelle.

En effet, si le brevet de John Keogh n’avait pas été annulé lorsqu’on s’aperçut que c’était un canular, il aurait fallu lui intenter un procès pour prouver que son “invention” n’était pas vraiment nouvelle puisqu’un autre appareil nommé “roue” remplit la même fonction depuis quelques millénaires. Facile contre un individu, mais contre une grande entreprise ?

Alors que le but des brevets était précisément de protéger les petits inventeurs contre l’appétit de grosses entreprises, cette protection n’est plus suffisante si la validité même du brevet peut être attaquée devant un tribunal.

Aujourd’hui on dit ouvertement dans les formations spécialisées qu’un brevet n’a de valeur que si on est (financièrement) capable de le défendre devant un tribunal, ce qui coute des millions et des années que seules les entreprises solides peuvent assumer.

Alors, combien vaut le brevet de Volfson ? Absolument rien, car à supposer que son vaisseau puisse fonctionner avant 2025, il sera construit par une organisation tellement puissante qu’il n’aura aucune possibilité de défendre son brevet face à elle, le pauvre.

A mon huble avis, Boris Volfson aurait du écrire un roman décrivant son vaisseau spatial au lieu d’en déposer le brevet. Ses idées auraient dès lors été protégées par le droit d’auteur, qui présente de nombreux avantages sur un brevet:

il ne coute rien et s’applique automatiquement dès la création, il n’y a même pas de formalités administratives à effectuer.
il est valable 70 ans après la mort de l’auteur, donc souvent plus d’un siècle…
on peut commercialiser des idées anciennes, évidentes ou irréalisables sous forme de nombreux bouquins vendus pas cher au lieu d’un énorme contrat très difficile à faire signer.
la copie et la reproduction des oeuvres étant interdite, je n’aurais pas eu le droit d’intégrer l’illustration en tête de cet article sans l’autorisation de son auteur, ou sans lui payer des droits. Mais comme c’est publié dans un brevet, je peux. (du moins je crois)

Liens

sur Numerama, 25 septembre 2008
au WIPO
et sur Wikipedia
“ ” sur uspto.gov : règles de “brevetabilité” aux usa
sur hautehorlogerie.org, un résumé très bien fait
avec beaucoup d’illustrations et de références de brevets rigolos.
quelques recueils de brevets exotiques et amusants:
- sur