Brevet FR2484553A1 — publié le 19811218

L'invention est relative aux éoliennes à axe de rotation vertical notamment de type panémones, c'est-à-dire susceptibles de fonctionner sans nécessiter d'orientation préalable en fonction de la direction du vent. Parmi celles-ci certaines, dites à circulation contrô lee, sont pourvues de pales orientables ou déformables ce qui en complique la conception. Les autres sont à pales fixes par rapport à l'ensemble du rotor qui forme ainsi un système indéformable. Dans ce cas l'avantage de la simplicité est cependant au moins partiellement compensé par le fait que ces panemones, à partir d'une vitesse de vent de l'ordre de 4 à 5 m/s doivent hêtre équipées d'un dispositif de démarrage auxiliaire.En outre, il est bien connu que ces panémones sont très vulnérables au givrage qui nuit à leur efficacité aérodynamique et engendre des balourds qui detruisent ltéquilibre mécanique, ce qui est souvent à l'origine de ruptures dans la structure. L'invention,qui concerne ce dernier type de panemones,vise à remédier à ces inconvénients majeurs que sont le défaut d'auto-démarrage et la vulnérabilité au givrage en proposant un rotor constitué par une première structure tubulaire rigide de base à laquelle est fixée,pour chaque aube ,une seconde structure,rigide elle aussi, et formant un squelette en forme d'auge pour cette aube, un habillage souple rapporté sur ce squelette donnant à l'aube sa forme exterieure définitive mais déformable L'habillage, qui peut aussi etre rapporté sur la première structure,donne du coté de l'attaque une forme arrondie en nez favorisant sa pénétration dans l'air, et déformable du fait de la résistance à cette penétration, ce qui empêche les dépôts de givre d'adhérer à ce bord d'attaque.Du coté de la fuite, opposé au premier, l'habillage souple prolonge la forme en auge de la structure rigide de l'aube, en donnant meilleure prise à la poussée du vent arriere, alors qu'il flotte dans le lit du vent en lui opposant une resistance faible lorsque l'aube se trouve nez au vent. l'invention et certaines autres caractéristiques sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit et pour lfintelligence de laquelle on se réfèrera aux dessins parmi lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'une éolienne de type anémone à laquelle s'applique l'invention, - la figure 2 est une vue en plan horizontal d'un rotor conforme à l'invention, illustrant de façon simplifiée la déformation de l'habilla- ge des aubes, - la figure 3 montre en coupe horizontale le détail de la constitution d'une aube, - la figure 4 est une coupe verticale d'un bras du rotor. On voit à la figure 1, représentée schématiquement,une éolienne dont l'axe vertical I est supporté en rotation par des roulements 2 solidaires d'un socle 3. Le socle 3 est avantageusement combiné à une carrosserie du type armoire abritant de façon classique une poulie 4 solidaire de l'axe 1 dont le mouvement est transmis par courroie 5 au pignon d'entraînement 6 de l'arbre d'un alternateur 7. L'axe 1 porte en partie haute un rotor dont il est solidaire en rotation et qui tourne sous l'action du vent. Le rotor comporte une structure rigide de base formée de deux etages inférieur et superieur de bras radiaux horizontaux 8 dont les extrémités peuvent être avantageusement réunies dans leur plan par des câbles de haubanage 9(figure 2). De même , des câbles 9 similaires réuniront de préférence en diagonale dans des plans radiaux verticaux, les extrémités des bras inférieurs 8 à des points situés dans le plan de ltétage supérieur et au voisinage de l'axe 1. Entre les extrémités correspondantes des bras 8 de chaque étage sont disposes les aubes 10 du rotor.Dans l'exemple décrit, et comme il apparaît à la figure 2, les aubes 10 sont au nombre de quatre, mais il est clair que deux suffisent au fonctionnement de l'éolienne et que pour des raisons d'efficacité, ce nombre peut selon les cas, être augmenté, sans incidence sur ltessence de l'invention. Comme on le voit sur la coupe de la figure 4, les bras 8 formant la première structure rigide du rotor sont avantageusement des profilés parallélépipédiques tubulaires usuels. Le même type de profilé est utilisé pour former entre les extrémités de chaque paire de bras 8, des montants verticaux 11 qui font partie de la structure rigide des aubes 10, l'assemblage entre les bras 8 et les montants Il ne posant aucun-problème particulier. La structure rigide d'une aube 10 est complétée par un élément vertical 12 ayant approximativement la forme d'une auge en tole pliée à section rectangulaire et fixé sur le montant 11 par tout moyen approprie, le montant 11 se trouvant dans l'angle intérieur le plus rapproché de l'axe 1 du rotor.Le bord extérieur 13 le plus éloigné de l'axe 1 de l'auge 12,a une hauteur voisine de la largeur du montant 11, alors que le bord intérieur 14 est relativement plus long et se termine par un pliage en talonnette 15 formant une rampe inclinée vers l'intérieur du rotor,comme representé à la figure 3. La structure rigide constituée par le montant Il et l'auge 12 forme le squelette de l'aube 10. Sur ce squelette est fixé par collage ou autre moyen mecanique, sur les bords 13, 14 de l'auge 12, un film 16 souple mais de bonne tenue mecanique, de sorte que du côte du fond de l'auge 12 il soit libre de tout contact avec celle-ci et prenne une forme arrondie en nez 17, stable tant qu'aucune action mécanique ne s'exerce sur elle. Du côté extérieur 13 de l'auge 12, le film 16 s"etend sur une certaine longueur au-delà de celui-ci, formant un volet souple et libre 18. Il en est de même du côté interieur 14 mais le volet libre 19 ainsi formé au-delà du pliage en baïonnette 15 stétend sur une longueur nettement superieure. De préférence, un second film 20 sera egalement fixé à l'inté- rieur de l'auge 12 sur la grande face du montant 11, la rampe inclinée de la baïonnette 15, et sur le volet 19, pour renforcer celui-ci qui joue un rôle très important comme il apparaît plus loin. En variante, le fond de l'auge 12 pourrait avoir une forme arrondie suivant, légèrement en retrait, la forme propre du nez 17, ce qui permettrait au film 16 de venir en appui sur ce fond lorsque les déformations du nez 17 deviennent trop importantes. Cependant, cette forme n'est pas indispensable,quoique utile, et elle nécessite pour la fabrication de l'auge 12 de faire appel à un outillage special. La figure 2 illustre le comportement d'un rotor équipé d'aubes 10 telles que celles qui viennent d'être decrites,en fonctionnement dans un vent representé par les flèches 21. Comme on le'voit, le nez arrondi 17 favorise la pénétration de l'aube 10 dans l'air, alors que les volets souples 18, 19 se mettent dans le lit du vent 21 en opposant une résistance faible lorsque le vent est de bout, et, dans le cas contraire augmentent la surface de poussée du vent sur l'aube 10, ce qui facilite en outre 1' auto-démarrage du rotor même par vent faible. Les positions prises par les volets 18,19 en fonction de l'incidence du vent sur les aubes 10 apparaissent clairement à la figure 2. Du fait des qualités de souplesse du film 16 utilisé pour l'habillage du squelette de l'aube 10, le nez 17 se déforme légèrement au vent, si bien que tout depôt de givre qui pourrait se former en cet endroit se trouve automatiquement décolLé. I1 en va évidemment de même pour les volets souples 18 et 19. Le film sera avantageusement constitué d'un matériau plastique offrant à la fois les qualités de souplesse et de tenue mecanique requises. Le choix se portera de préférence sur un matériau qui est en outre antiadhésif pour le givre. Dans le but d'améliorer encore l'efficacité du rotor, les bras horizontaux formant la première structure rigide, seront habillés de manière similaire à celle utilisée pour les aubes 10. La figure 4 illustre cette disposition qui donne à chaque bras un bord d'attaque souple et arrondi 17 favorisant sa pénétration dans l'air et deux volets de fuite souples 18, qui dans ce cas sont de même longueur et favorisent la poussée du vent arrière. Cette caractéristique favorise également le démarrage du rotor par vent faible. Il ressort de ce qui précéde que tous les éléments constituant le rotor sont de conception très simple et qu'il peut être fait appel à des produits normalisés du marché que l'on peut monter soi-même sans habileté manuelle ni outillage particuliers. REVENDICATIONS 1/ Rotor d'éolienne à axe de rotation vertical, caractérisé par le fait qu'il comporte une première structure rigide de base(8) à laquelle est fixée, pour chaque aube(l0) une seconde structure rigide (11 à 15) constituant un squelette en forme d'auge(l2) pour cette aube(l0), un habillage souple (16) étant rapporté sur ce squelette pour donner à l'aube (10) une forme extérieure déformable localement (17,18,19) favorisant la pénétration de l'aube(l0) dans l'air et la poussée utile du vent sur celle-ci. 2/ Rotor d'éolienne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la structure rigide de base comporte deux étages identiques inférieur et supérieur de bras horizontaux radiaux(8) entre les extrémités correspondantes desquels sont fixées les secondes structures rigides (11 à 15) constituant les squelettes des aubes (10). 3/ Rotor d'éolienne selon la revendication 2, caractérisé par le fait que chaque structure rigide formant squelette est constituée par un montant vertical (11) fixé à ses extrémités aux bras radiaux(8) correspondants, et sdr lequel est rapporté, en enfermant ce montant (11) dans l'angle le plus proche de l'axe(1), un élément (12) en forme approximative d'auge(12) à seStion rectangulaire. 4/ Rotor d'éolienne selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le bord extérieur (13) de l'auge(12) le plus éloigné de l'axe (1) est plus court que son bord intérieur(14), celui-ci s'étendant -audelà du montant(11). 5/ Rotor d'éolienne selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le bord intérieur(l4) se termine par un pliage(l5) en baïonnette formant une rampe inclinée vers l'intérieur du rotor. 6/ Rotor d'éolienne selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé par le fait que l'habillage souple (16) est constitué par un film (16) fixé sur les deux bords (13,14) de l'auge (12), prenant en avant du fond de l'auge(12) une forme arrondie en nez(17), et s9éten- dant au-delà des bords (13, 14) en volets souples et libres (18,19). 7/ Rotor d'éolienne selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un second film(20) est fixé à l'intérieur de l'auge(12) sur le mon tant(ll), la rampe inclinée(l5) et le volet souple(l9) pour renforcer celui-ci. 8/ Rotor d'éolienne selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que chaque bras radial (8) est de section rectangulaire, et qu'un film souple (16) est fixé sur ses deux grandes faces, prenant en avant dtune des petites faces une forme arrondie en nez (17) et s'étendant de l'autre côté au-delà des grandes faces en formant des volets souples et libres (18). 9/ Rotor d'éolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'habillage souple (16) est constitué par un film de matériau plastique anti-adhésif.