Brevet FR2295256A1 — publié le 19760716

Une source d'énergie motrice est le vent, et de noueux types d'éoliennes ou autres récepteurs aérodynamiques ont été proposés jusqu'à présent. Mais ces récepteurs ont un rendement faible et peuvent difficilement etre fabriqués et commercialisEs à l'échelle industrielle. La présente invention a pour objet un récepteur aérodynamique perfectionné de manière à remédier à ces inconvénients. Le récepteur selon l'invention est caractérisé en ce qutil comporte un rotor qui est monté à rotation dans un support, pouvant lui-meme pivoter librement autour d'un axe vertical par rapport à un b ti fixe, et comprend des pales en forme de cuillères tordues autour de leur axe, de façon que le vent incident central prenne d'abord un mouvement centrifuge et soit ainsi amené à la périphérie des pales. Gracie à cette disposition, la majeure partie du vent rencontrant le rotor agit en bout des pales, de sorte que le oouple est maximal. Le rotor comprend avantageusement, en amont des pales, un cylindre co-axial au rotor, qui est ouvert sur sa face avant et communique avec l'extérieur, à sa partie arrière, par des lumieres débouchant chacune respectivement à proximité immédiate d'une pale, parallèlement à la surface de celle-ci. La section totale de ces lumières est, de préférence, inférieure à la section d'entrée du cylindre. Le vent central qui pénétre dans le cylindre, forme ainsi une mince couche d'air qui s'écoule à grande vitesse le long des pales, en améliorant le rendement et en évitant la formation de tourbillons; en outre, il favorise l'écoulement le long des pales, de l'air qui vient rencontrer ces pales, à l'extérieur du cylindre. Le support du rotor est, de préférence, constitué par un carè- nage portant des ailerons d'orientation extérieurs. La face externe du carénage peut & re arrondie, sa partie la plus large se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales; le carénage engendre ainsi une dépression derrière le rotor, ce qui augmente le couple moteur. La face interne du carénage peut également btre arrondie et présenter un profil qui est tout d'abord convexe puis devient concave, le point d'inflexion se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales lorsque le rotor est au repos. Pour éviter un effet de ralentissement sur la face intérieure du carénage, ce dernier peut comporter des conduits qui partent à l'extrémité avant de cette face extérieure et se terminent par des lumières allongées prévues dans la face interne. Le rotor peut comporter un cane à sa partie arrière. Ce cane améliore l'aérodynamisme et peut contenir le dispositif de récupération d'énergie. Ce dispositif peut etre constitué par un alternateur ou un compresseur qui est porté par l'axe du rotor et dont l'arbre d'entrainement porte une roue au contact de la face interne du cane. Dans un mode de réalisation avantageux de 1 invention, le rotor est mobile en translation par rapport au carénage contre l'action de moyens élastiques tarés, de façon à reculer au fur et à mesure que la force du vent augmente. La section de passage entre le rotor et le carénage augmente ainsi avec la force du vent, -ce qui évite une rupture du rotor par le vent fort. En outre, il est alors possible de réaliser un asservissement et une régulation automatique de la vitesse de l'alternateur ou du compressaur. Il suffit en effet que cet alternateur ou ce compresseur soit excentré et puisse se déplacer transversalement à l'axe de rotation du rotor, des moyens élastiques tendant à appliquer sa roue d'entrane- ment au contact de la face interne du cane. On a décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du récepteur aérodynamique selon l'invention, avec-référence au dessin annexé dans lequel La Fig. 1 est une vue en perspective du récepteur, La Fig. 2 est une vue en perspective, avec coupe, du rotor et de son carénage, La Fig, 3 est un schéma montrant la circulation des filets d'air sur les pales, La Fig. 4 est une vue en coupe transversale dgune pale, La Fig. 5 est un schéma montrant la circulation des filets d'air, de part et d'autre du carénage, La Fig. 6 est une vue en perspective, avec coupe, d'un détail du rotor, La Fig. 7 est un schéma montrant l'effet de la translation du rotor, La Fig. 8 est une vue en perspective d'une partie de la roue d'entraSnement de l'alternateur ou du compresseur. Tel qu'il est représenté au dessin, le récepteur aérodynamique selon l'invention comprend un b ti fixe qui est forme par une série de cercles rigides 1 délimitant une sphère et fixés à des montants verticaux 2. A l'extérieur du bati est monté pivotant autour d'un axe vertical X-X un carénage 3 qui est solidaire de deux ailerons d'orientation 4, chacun de ces derniers étant muni d'un pivot 5 -d'axe X-X qui peut tourner librement dans le b ti (Fig. 1). Un tube 6 est disposé à l'intérieur du carénage 3, dans l'axe Y-Y de celui-ci, et est relié à la paroi du carénage par des éléments radiaux 7 et 8 (Fig. 2). Le rotor 9 du récepteur est monté à rotation sur ce tube, par l'intermédiaire de paliers non représentés. Le rotor 9 comporte un certain nombre de pales 10, en forme de cuillères,tordues autour de leur axe, qui sont au nombre de six dans l'exemple représenté. Devant 1'ensemble de ces pales est disposé un cylindre 11 qui est ouvert à sa partie avant et est divisé en compartiments 12 par des cloisons radiales 13. Chacun de ces compartiments correspond à l'une des pales et communique avec l'extérieur, à sa partie arrière, par une lumière 14 débouchant à la base de la pale et parallele à celle-ci; la section de la lumière 14 est inférieure à la section d'entrée du compartiment 12 correspondant. Sous l'effet du vent incident, les ailerons 4 font tourner le carénage 3 autour de l'axe X-X de façon que le tube 6 soit dirigé dans la direction du vent incident, le cylindre Il étant tourné vers le vent. Les filets d'air 15 les plus extérieurs au rotor vie, nent frapper les pales 10, au voisinage de leurs extrémités,et exercent sur elles un couple qui fait tourner le rotor 9 dans le sens de la flèche f. Les filets d'air 16 qui viennent frapper les pales entre leurs extrémités et le cylindre ll prennent tout d'abord un mouvement centrifuge, puis viennent rencontrer les filets d'air 15 (Fig. 3). L'air 17 qui pénètre dans le cylindre 11 sort à vitesse plus grande par les lumières 14 et est dirigé également vers les filets d'air 15.On voit ainsi que pratiquement la totalité de ltair qui vient frapper le rotor 9, agit sur la périphérie des pales 10 de sorte que le couple moteur est élevé et que lté- coulement au niveau des pales est amélioré. On peut, comme le montre la Fig. 4, munir le bord d'attaque de chaque pale 10, d'un becquet de déventement 18. Ce becquet, dont l'angle d'incidence doit entre réduit, pour ne pas créer un couple antagoniste important, augmente le rendement et rigidifie la pale; il est ainsi possible d'obtenir une pale qui présente un poids faible tout en étant suffisamment rigide. La référence 19 indique la limite de déventement de la pale en l'absence de becquet. La face externe 3a du carénage 3 présente une forme arrondie, sa partie la plus large se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales 10 (Fig. 5). Bes filets d'air 20 qui passent à l'extérieur du carénage ont tendance à suivre la face externe 3a et à revenir vers l'axe Y-Y du rotor 9. Comme cet air est plus rapide que celui sortant du rotor, il va engendrer, derrière celui-ci, une dépression qui va, en quelque sorte, pomper l'air traversant le rotor et ainsi augmenter le couple moteur. De son c8té, la face interne 3b du carénage présente un profil qui est tout d'abord convexe puis devient concave, le point d'inflexion se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales 10. Les filets d'air 21 sortant du rotor 9 sont ainsi ramenés vers l'axe Y-Y avant d'erre pompés. Par ailleurs, pour éviter un effet de ralentissement sur cette paroi 3b, le carénage 3 comporte des conduits ou perçages 22 qui partent de l'extrémité avant de la face 3a et dont la section va en se rétrécissant pour se terminer par de minces lumières 23 ménagées dans la face interne 3b sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales.La majeure partie de l'air qui vient rencontrer le carénage est ainsi accélérée et rejetée sous la forme dlun anneau pelliculaire 24, au niveau de ltextrémité des pales, en formant ainsi un coussin d'air entre la face 3b et l'air 21 ayant traversé le rotor 9. A sa partie arrière, le rotor 9 est muni d'un cone 25, d'axe Y-Y, qui empêche la formation de tourbillons. Ce cbne est creux et contient un dispositif de récupération d'énergie. Ce dispositif comporte un petit alternateur 26 supporté par un bras 27 qui est articulé sur un second bras -28 solidaire du tube 6. L'arbre de l'alternateur porte une roue 29 et un ressort 30, interposé entre les bras 27 et 28, tend à appliquer cette roue contre la face interne du c8ne 25. En variante, l'alternateur peut Btre remplacé par un petit compresseur. Les conducteurs de sortie de l'alternateur ou le conduit de sortie du compresseur, qui ne sont pas représentés, sont disposés à l'intérieur du tube 6. Le rotor 9 est mobile en translation suivant l'axe Y-Y et sollicité vers sa position extreme avant par un ressort taré schéma matisé en 31 à la Fig. 7. Lorsque la force du vent augmente, le rotor 9 recule, ce qui a pour effet d'augmenter l'écartement d entre la face interne 3b du carénage 3 et ltextrémité des pales 10; ceci permet le passage du vent incident en cas de vent fort qui risquerait autrement de briser le rotor. Par ailleurs, le diamètre D du ctne 25 en contact avec la roue 29 augmente avec le recul du rotor, c'est-à-dire avec la force du vent.Lorsque le diamètre est petit, en cas de vent faible, la roue 29 est entrainée à une faible vitesse de sorte que le couple de démarrage est faible; inversement, plus le diametre D est grand, plus le couple résistant est élevé. Le couple résistant est ainsi faible par vent faible est élevé par vent fort. Le rotor 9 n'a pas tendance à s'emballer en cas de vent fort et présente, cependant, un faible couple de démarrage. Pour éviter une friction entre la roue 29 et la paroi interne du c8ne 25, pendant le mouvement de translation du rotor, cette roue est avantageusement munie, à sa périphérie, de galets striés 32 ayant leur axe situé dans un plan perpendiculaire à l'axe Y-Y (Fig0 8)o De son côté, la paroi interne du conte 25 est, de préférence, revêtue d'une matière souple, par exemple d'un tapis en caoutchouc, afin dtassurer un entrainement sans friction de l3en- semble des galets autour de l'axe Y-Y. Il va de soi que la présente invention ne doit pas âtre considérée comme limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre au contraire toutes les variantes. On peut ainsi, en particulier, monter plusieurs récepteurs aérodynamiques semblables à celui représenté à la Fig. 1, les uns au-dessus des autres, sur les memesmontants 2. RSVHNDICATIONS I. - Récepteur aérodynamique caractérisé en ce qu'il comporte un rotor qui est monté à rotation dans un support, pouvant lui meme pivoter librement autour d t un axe vertical par rapport à un b ti fixe, et comprend des pales en forme de cuillères tordues autour de leur axe, de façon que le vent incident central prenne d'abord un mouvement centrifuge et soit ainsi amené à la périphérie des pales. 2. - Récepteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rotor comprend, en amont des pales, un cylindre co-axial au rotor, qui est ouvert sur sa face avant et communique avec l'extérieur, à sa partie arrière, par des lumières débouchant chacune respectivement à proximité immédiate d'une pale, parallèlement à la surface de celle-ci. 3. - Récepteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la section totale des lumières est inférieure à la section d'entrée du cylindre. 4. - Récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bord d'attaque de chaque pale comporte un becquet de déventement. 5. - Récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support du rotor est constitué par un carénage portant des ailerons d'orientation extérieurs. 6. - Récepteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la face extérieure du carénage est arrondie, sa partie la plus large se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales. 7. - Récepteur selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la face interne du carénage est arrondie et présente un profil qui est tout d'abord convexe puis devient concave, le point d'inflexion se trouvant sensiblement dans le plan vertical passant par les extrémités des pales. 8. - Récepteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le carénage comporte des conduits qui partent de l'extrémité avant de la face externe de ce carénage et se terminent par des lumières allongées prévues dans la face interne. 9. - Récepteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor comporte un cone à sa partie arrière. 10. - Récepteur selon la revendication 9, caractérisé en ce que le cone est creux et contient un dispositif de récupération d'énergie. 11. - Récepteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif de récupération d'énergie est constitué par un alternateur ou un compresseur qui est porté par l'axe du rotor et dont l'arbre d'entrainement porte une roue au contact de la face itterne du cône. 12. - Récepteur selon l'une quelconque des revendications 5 à 11, précédentes, caractérisé en ce que le rotor est mobile en translation par rapport au carénage contre l'action de moyens élastiques tarés, de façon à reculer au fur et à mesure que la force du vent augmente. 13. - Récepteur selon les revendications 11 et 12, caractérisé en ce que l'alternateur ou le compresseur est excentré et mobile transversalement à l'axe de rotation du rotor, des moyens élastiques tendant à appliquer sa roue d'entrainement au contact de la face interne du cne. 14. - Récepteur selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que la roue d'entraPnement de l'alternateur ou du compresseur est munie, sur sa périphérie, de galets striés ayant leur axe situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor.