Towards another future, powered by nature
Issue de l’industrie, cette innovation de rupture bio-inspirée a été inventée et développée pour des pompes industrielles de transfert de fluides. Elle a ensuite été adaptée au domaine médical pour des pompes d’assistance cardiaque, dont l’innovation va changer la vie de milliers de patients atteints d’insuffisance cardiaque. Après une dizaine d'années de R&D, plus de quinze brevets déposés et une licence exclusive dans le nautisme, c’est un nouvel élan : FinX décline cette formidable technologie aux moteurs de bateau.
La technologie
Les propulseurs FinX mettent en œuvre le couplage entre un fluide et une membrane déformable élastique placée entre deux flasques. La membrane, excitée sur son bord d’attaque par un moteur linéaire, devient le support d‘un régime d’ondes de déformation, progressives et amorties. Les ondes ainsi créées vont se propager de l'admission vers le refoulement, situé sur l’autre bord de la membrane. L’occlusivité relative entre les ondes et les flasques optimise la propulsion en accroissant les valeurs de forces de pression. Au travail des forces de pression appliquées à la membrane correspond une baisse de l’énergie mécanique de la membrane élastique : les ondes de déformation s’amortissent dans leur déplacement en transférant leur énergie mécanique sous forme d’énergie hydraulique, d’un gradient de pression et d’un débit de fluide.
Un moteur linéaire à haut rendement permet l’actionnement de cette membrane à une amplitude et une fréquence donnée. À l’image de la palme d’un plongeur, l’amplitude est le principal paramètre générant la poussée du moteur et elle peut être directement corrélée au débit de fluide produit par le propulseur. La fréquence est pour sa part le paramètre qui règle la vitesse de propulsion, en venant jouer directement sur le nombre de crêtes du train d’ondes se déplaçant sur la membrane et ainsi sur la pression en sortie de propulseur. Contrairement aux moteurs conventionnels à hélice dont la vitesse de rotation est souvent le seul paramètre variable, les moteurs FinX font donc varier ce couple amplitude – fréquence, offrant ainsi la possibilité de maximiser le rendement du système sur toute la plage de fonctionnement, et cela uniquement électroniquement via l’électronique de puissance embarquée. Cette caractéristique confère à la technologie FinX à membrane ondulante un atout majeur en termes d’économie d’énergie, de simplicité de conception mécanique, et de robustesse de fonctionnement. Composé d’un ensemble de solénoïdes et d’aimants permanents, les moteurs linéaires FinX sont actionnés par un courant alternatif à fréquence variable. Le champ électromagnétique de haute intensité confiné dans le stator du moteur, s’établit au sein des tôles, entraînant les aimants dans un mouvement synchrone, linéaire et oscillant.
La membrane
Pour se mouvoir, les dauphins agitent leur nageoire caudale avec une grande amplitude, à une faible fréquence. FinX s’inspire de cette ondulation pour propulser un engin nautique avec une grande efficacité, à l’aide d’une membrane ondulante en élastomère. Afin d’atténuer les effets de tangage et de maximiser la densité de puissance de ses moteurs, la “nageoire” FinX est actionnée à faible amplitude et haute fréquence.
Cela lui permet à la fois de rester ultra compacte, tout en étant hyper réactive, comme un poisson dans l’eau. Ainsi, une dizaine de millisecondes suffisent à l’onde pour se propager de la zone actionnée de la membrane vers son bord opposé, offrant une très grande réactivité. En outre, avec 40 fois moins de cisaillements de fluide qu’une turbine, la technologie FinX réduit considérablement la cavitation en sortie de propulseur. Deux designs de membrane sont possibles : discoïdale et rectangulaire. La membrane discoïdale permet de concentrer l’énergie de sa périphérie vers la sortie de fluide en son milieu, augmentant ainsi le gradient de pression et la vitesse de propulsion. Cette forme est la plus adaptée pour allier vitesse et poussée. La membrane rectangulaire est, quant à elle, idéale pour de grands systèmes, où la poussée requise est considérable. En effet, ce design effilé maximise le débit de fluide, propulsant ainsi avec puissance un navire de transport.
Titre d’accordéon
Contenu d’accordéon
Sans risque
Légère
Réactive et Silencieuse
La technique
ENVIRONNEMENT
Grâce à son fonctionnement innovant, le moteur ne brasse pas l’eau mais la propulse en ligne droite en sortie, ce qui prévient la formation de tourbillons et perturbe moins la faune et la flore, préservant ainsi les micro-organismes végétaux marins, dont le phytoplancton, à la base de la chaîne alimentaire, qui disparaît peu à peu.
Dans le cycle du carbone, il est responsable de la production de la moitié de l’oxygène terrestre et capte 100 millions de tonnes de dioxyde de carbone par jour. L’Océan est le plus grand espace de vie de la planète. Aujourd’hui, 280 000 espèces sont recensées. Mais il demeure largement inexploré : il pourrait abriter entre 500 000 et plus de 10 millions d’espèces différentes – hors monde microbien, dont le nombre d’espèces serait proche de la dizaine de milliards.
PUISSANCE
Les moteurs thermiques et électriques sont équivalents en poussée finale. Un moteur de 150 CV thermique produit la même poussée qu’un moteur électrique de 100 kW. Le Fin5 de 2 kW est donc équivalent à un 5 CV thermique, capable de propulser une annexe avec 4 personnes à bord. Il peut également équiper les voiliers jusqu’à 3 tonnes pour les manœuvres dans les ports.
TECHNIQUE DE PROPULSION
Nous nous basons sur le troisième principe de Newton appelé “principe des actions réciproques”. D’après celui-ci, “chaque action a une réaction égale et opposée”. Ce principe se traduit par exemple en voiture, lorsque l’on est scotché à son fauteuil en cas de vive accélération ou à l’inverse, étant attiré vers l’avant lors du freinage.
Dans notre cas, l’eau propulsée en sortie du moteur génère, en réaction, une poussée sur le moteur, de la même manière que les gaz expulsés par une fusée lui permettent de s’élever dans les airs. La force nécessaire pour expulser l’eau sera ainsi égale à la force de poussée de l’eau sur le moteur, ce qui permettra de faire avancer le bateau.
PROTECTION ANTI-CORROSION
Le carter étanche permet aux pièces susceptibles d’être altérées par la corrosion de ne pas être en contact direct avec l’eau. Les autres pièces sont enrésinées afin de leur apporter une protection anti-corrosion.
DEMAIN
Le transport maritime est un enjeu immense pour demain. FinX veut fournir une alternative à l’hélice dans toutes les gammes de puissance, du drône au porte-container, en passant par les yachts. Cette technologie n’a pas de limite de taille : une membrane de 20 cm ou de 2 m suit le même principe d’ondulation. Seule la puissance nécessaire pour créer l’excitation varie.
Nous réaliserons ce défi par étapes. Nous nous concentrons dans un premier temps sur des produits destinés aux petites puissances (moteurs hors-bords). Nous prévoyons pour les grandes puissances la conception de moteurs inboard directement intégrés aux bateaux. Pour cela, une version rectangulaire de la membrane serait utilisée pour réduire les effets de traînée. La membrane pourrait se positionner sous la coque du bateau afin de le propulser. Cela réduirait aussi les risques d’accidents avec les mammifères marins.
Tout sur la techno
Le moteur électrique offre de nombreux avantages, bien que critiqué pour les batteries. Il permet d’avoir un faible impact environnemental (la technologie de batteries “eco-friendly” que nous préconisons chez FinX est le Lithium-Fer-Phosphate), de se déplacer plus silencieusement, et d’éviter les problèmes liés à l’essence ou l’huile (fuites, entretiens complexes, odeurs…). En outre, il fournit une meilleure accélération et une plus grande poussée au démarrage – comme un poisson dans l’eau !
Nous travaillons actuellement sur l’étude de la chaîne de production pour mesurer précisément son impact écologique. Nous nous efforçons de fabriquer des pièces avec la plus faible empreinte écologique possible. Nous réalisons aussi des études sur les matériaux afin de choisir un maximum de matériaux recyclés et recyclables. Le moteur est constitué en majorité de métaux (aluminium, acier), dont le recyclage est devenu familier et courant.
Le Fin5, premier produit FinX, est conçu pour les petites puissances et est adapté à des petites embarcations de types barques, annexes et voiliers jusqu’à 3 tonnes. Nous étendrons notre gamme vers de plus grosses puissances avec la conception prochaine d’un moteur de 100 kW électrique, équivalent à un 150 CV thermique.
Nous développerons également des gammes intermédiaires et proposerons des moteurs pour d’autres utilisations, comme pour des propulseurs de plongeurs ou des drones marins.
D’ici à 5 ans, FinX proposera une large gamme de propulseurs adaptée à toutes les puissances de la plaisance ainsi que de nombreuses applications nautiques et maritimes. Et à 10 ans, FinX aura remplacé toutes les hélices des navires et engins nautiques par ses nageoires !
Le propulseur FinX est composé de peu de pièces. Il ne contient ni vilebrequin, ni réducteur, ni joint tournant. Seuls la membrane et ses aimants (en prise directe avec elle), oscillent. Nul besoin d’essence ou d’huile. Résultat : pas d’odeur ni de tache d’huile, de carburant ou encore de gaz d’échappement rejetés dans l’eau. La durée de vie de la membrane est de 2 ans et peut être remplacée en quelques minutes.