Brevet FR2489892A1 — publié le 19820312

La présente Invention est un moteur à vent, comportant un Rotor monté sur un arbre vertical et un Stator,co-axial,jouant le rôle de Déflecteur de flux.Ce Déflecteur est orientable suivant la direction du vente Dans les Eoliennes à axe vertical connues,la rotation est effe tive dans un sens détermin6,quelle que soit la direction du vent, grâce aux formes spéciales des aubes qui se trouvent soumises à un pression supérieure d'un coté de l'axe et moindre de l'autre.Il en résulte une pression dominante qui détermine la rotation. Le but de la présente Invention est donc,d'une part,de concevo un dispositif ce facteur négatif défavorable au rendement et au part,de rendre réversible, & volonté,le sens de rotation. La Turbine éolienne, objet de I'invention, se compose essentiel ment d'un Rotor pouvant tourner librement sur un mât cylindrique ( disposé verticalement et constituant l'arbre, ainsi que d'un Stator co-axial(2),servant de Déflecteur de flux et orientable.(Fig.I et Lelui-ci est réalisé en iaériau rigide (alliage métallique léç ou matière plastique) et présente une surface courbe,cylindrique c troncônique, aérodynamique dont les génératrices (3) et (4) qui le limitent constituent des bords d'attaque ou de fuite par rapport a lit du vent.C'est en régulant leur position que l'on peut modifier le sens et la vitesse de rotation. Les deux bases du Déflecteur sont constituées par deux secteur circulaires (5) et(6) de 100 , environ, solidaires de deux moyeux (i et (8),pouvant tourner librement,respectivement à la base et au s met du mât(I)(Figures I et 4). Celui-ei traverse,à sa base le cents de deux platines circulaires (9) et (I0) limitant un cylindre crai (il) servant de socle de fixation au sol(Figures 2 et 4).Ce socle cylindrique,d'un diamètre supérieur à celui du mât sert également d'arbre à l'égard du moyeu inférieur (7) du Stator0De plus,la bor dure de la platine (9)comporte un chemin de roulement (I2) sur le quel vient reposer le Stator-Déflecteur.(Figure 4).Enveloppant le Rotor,il est donc orientable sur 360 .L'orientation peut entre coi mandée par le dispositif suivants une couronne dentée (I3),calée le moyeu (7) est entrainée par un pignon cantique (I4) dont l'arbr (15) est actionné soit par un volant manuel,soit par un moteur de servitude commandé électroniquement par une girouette indépendant (34) (Fig.6,7,6). Le Rotor est constitué par un certain nombre de bras rigides (I6) (trois ou quatre),disposés radialement sur des moyeux (I7), à roulements à billesstournant librement sur le mât (I) servant d'arbre fixe.Les moyeux sont solidaires d'un tube de liaison (18) Les extrémités des bras sont reliés par de fines entretoises (I9) complètant la rigidité de l'armature sses aubes (2D)(Fig.2). Celles-ci peuvent titre souples(tissus de voiles) ou rigides (alliage métallique léger,matière plastique,etc.). Pour favoriser la régularité de la rotation,et faire en sorte que l'un,au moins,des plans des aubes offre une surface disposée normalement à la direction du vent,on peut répartir la voilure sur deux étages,les bras de l'un étant décalés par rapport à ceux des autres(en pointillé sur la Figure I). On pourrait aussi bien rFpar- tit la voilure sur trois étages avec un décalage de 400 au lieu de 6000(Fig.5).Ce dispositif peut favoriser le montage du Rotor et permet un meilleur équilibrage des éléments séparés. Pour favoriser le franchissement du flux dans le plan vertical dudéflecteur défini par le bord d'attaque/et l'axe du Rotor, chacune des aubes doit se présenter avec une légère incidence positive > compte-tenu de la direction du ent (V) et du sens de rotation (R)comme il est indiqué sur la Figure I.Le sens de rotation étant réversible,sui- vant la position azimutale donnée au Déflecteur et le bord d'attaque(3) ou (4)utilisé,l'incidenca des aubes doit pouvoir ttre in versée.Cette inversion et automatique grâce au dispositif suivant: Au lieu d'être calés fixes sur leurs moyeux respectifs,les bras(16) y sont articulés sur des pivôts(21)(Figure 3)et les extrmités(22) viennent prendre appui contre l'une ou l'autre des butées (23). L'orientation des bras s'effectue spontanément dans le sens voulu par la pression du vent.Pour harmoniser le positionnement des aubes, les bras sont reliés entre eux par des tirants (24)biellettes ou cordages(Fig.I et 3). Le mat constituant l'arbre de rotation de la turbine peut strie construit en alliage légergtubulaire et non pilin avec chemisages d'acier au niveau des roulements.A son extrémité supétåeure,il est coiffé d'une potence en croisillon (26)avec laquelle il fait corps et aux extrêmités de laquelle sont amarrés des haubans(25),ancrés obliquement au sol,(Fig.2 et 5). La transmission du mouvement à un arbre moteur (27)(Figure 4) se fait par l'intermédiaire d'un arbre 128)disposé verticalement à l'intérieur du socle cylindrique (II)et déporté parallèlement m t.L'entrainement est assuré par le pignon (30) au dessus de la platine (9)engrené avec le pignon d'attaque (29) celé sous le mo (I7)dont il est solidaire Les possibilités d'application industrielle de l'invention s multiples.A petite ou très grande échelle,la Turbine éolienne pel entre utilisée pour la production d'électricité(Aérogénérateur). Dans les régions désertiques -è régimes de vents intenses, 1 instar des chars à voile,elle peut équiper des véhicules spécial ment conçus,les roues étant directement entrainées par une transi sion convenablement démultipliée.Ltexpérimentation montre qu'un vésicule ayant comme moteur une turbine éolienne de ce type peut remonter contre un vent de bout et suivre une ligne droite sans qu'il soit nécessaire de louvoyer.Cet avantage peut essentiellem entre mis à profit pour la propulsion des navires par hélice.A 1' re où les problèmes d'économie d'énergie incitent certains chant navals à équiper de voiles des chalutiers,des cargos et des pétr liers géants,dss turbines éoliennes du typc décrit ci-dessus con draient,semble-t-il,comme propulseurs auxiliaires marins.Au lieu ne pouvoir utiliser l'énergie éolienne que par vent arrière au 2 maximum avec un angle de 30; cette énergie serait utilisable sur 36O.De plus,les manoeuvres d'orientation des Stators-Déflecteur peuvent cotre commandées par des dispositifs modernes faisant app à l'informatique. Pour les bateaux légers,multicoques de préfére les turbines éoliennes peuvent être utilisées comme moteurs prin La morphologie troncôniques (Fig.5) conviendrait parfaitement. Les Figures 6,7,3 shématisent l'équipement d'un navire avec cinq turbines disposées en série,accouplées mécaniquement(3I) av embrayage avec le moteur thermique (32) par l'intermédiaire d'un boite de vitesses avec inverseur (33).La girouette (34) détermin le positionnement synchronisé de tous les Déflecteurs (2). En tout état de cause,la poussée latérale du vent,facteur de gatte est moins forte que celle qui s'exerce sur des voiles fixes en effet les Déflecteurs convexes ont peu de prise au vent et le aubes, par rotation,se dérobent à son emprise.L'emploi de voilure souples,comme aubes,offrent la possibilité " d'amener " celles-c vers le mât,en cas de besoin./ RE\fENICATIt)N5 1-Turbine à axe vertical actionnée par lténergie éolienne, comportant un Rotor et un Stator, Caractérisé par le fait que le Stator sert de Déflecteur de flux permettant de diriger le vent sur les aubes du Rotor d' un seul cbté déterminé par rapport à l'axe vertical,en neutralisant toute action antagoniste sur l'autre moitié du Rotor. 2- Dispositif selon la Revendication I, caractérisé par le fait que le Stator-Déflecteur,co-axial au Rotor, est une portion de surface rigide,cylindrique ou troncnique,re- liée à deux bases horizontales,constituées par des secteurs cir curares de 100. 3- Dispositif selon la Revendication 2, caractérisé par le fait que le Stator-Déflecteur,mobile autour de l'axe vertical,est orientable,tous azimut ,autour du Rotor. 4- Dispositif selon la Revendication I, caractérisé par le fait que le Rotor peut tourner librement sur marbre vertical fixe. 5- Dispositif selon les Revendications I et 4, caractérisé par le fait que les aubes sont des surfaces de voilure rigide ou souple,tendues sur des cadres disposés en étoile,à troisou quatre branches sur un moyeu tubulaire. 6- Dispositif selon les Revendications 1,4,5, caractérisé par le fait que les aubes se présentent successivement au flux avec une légère incidence positive quel que soit le sens de la rotation déterminé par l'un ou l'autre bord d'attaque du dSfle8- tueur. 7- Dispositif selon la Revendication 5, caractérisé par le fait que l'incidence des aubes est automatique, grâce à la mobilité relative des bras sur des pivts,avec butées, disposés sur les plateaux des moyeux0 8- Dispositif selon les Revendications 5 et 7, caractérisé par le fait que les aubes peuvent être réparties sur un,deux ou trois étages,avec un décalage angulaire,afin de favoriser la continuité dans la rotation. 9- Dispositif selon les Revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le secteur de base du Stator comporte un moyeu reposant sur un chemin de roulement et que son orientation peut entre commandée par une couronne dentée,l'ensemble tournant autour d'un cylindre creux constituant un arbre fixe et servant,en méme temps,de socle dans lequel est implanté le m3t. IO- Dispositif selon les Revendications 4 et 9, caractérisé par le fait que la transmission de la rotation du Rotor s'effectue par l'intermédiaire d'un pignon d'attaque solidaire du moyeu et fixé à sa partie inférieure,en dehors du socle, et d'une roue dentée calée sur une portion d'arbre logé à l'intérieur du soule,parallblement au