Brevet FR2504604A1 — publié le 19821029

Cet aérogénérateur est particulièrement nouveau car il fait appel à plusieurs techniques elles-mêmes nouvelles. I) Il est à axe vertical et à double rotors, chacun de ses rotors étant constitué de pales profilées permettant d'obtenir le meilleur rendement aérodynamique. 2) La partie des rotors se trouvant à contre-vent est masquée par une sorte de fuselage lui-même profilé de telle manière qu'il augmente la vitesse du vent sur les pales par rapport à toute la surface récep- tive du vent. 3) Ce fuselage profilé sert en même temps de dérive azimutale permettant une orientation de l'ensemble aérogénérateur en permanence, dans l'axe du vent. 4) La partie avant de cet appareil formant le profil créant l'augmentation de la vitesse du vent s'ouvre en deux parties et se régule automatiquement en fonction de cette vitesse, ce qui permet d'obtenir une rotation des rotors à vitesse pratiquement constante. ) L'alternateur placé dans l'axe de rotation azimutale est entraîné d'une manière très régulière par simple courroie crantée pre- nant la force aéromécanique des deux rotors à la base de ces derniers ou tout autre système à chaînes, pignons ou à friction Toutes les orien- tations azimutales de cet ensemble se faisant autour de l'alternateur, celui-ci étant fixe, il n'y a donc pas besoin de collecteur ni de balais pour la captation de l'énergie électrique, d'o augmentation de rende- ment du bilan électrique. Fig 1 nous voyons en perspective l'appareil monté sur une colonne ou support 1 surmontée d'un ensemble permettant la rotation azimutale en 2. Cet ensemble est constitué d'un plateau à roulements coniques, comme nous le voyons en 3 Fig I et 3 Un ensemble métallique formé de deux plateaux 4 et 5 (Fig: I et 3) porte les rotors 6 et 7, comme nous le voyons sur les Fig 1, 2 et 3 Ces rotors sont constitués chacun de 4 pales en 8 qui sont jointes par des entretoises en 9 dans la partie supérieure et en 10 dans la partie inférieure, et ils tournent autour des axes Il et 12 (Fig 2 et 3) entraînant les poulies 13 et 14 Fig 2 et 3 lesquelles, par l'intermédiaire de la courroie 15, entraînent la poulie 16 fixée sur l'axe de l'alternateur 17. Revenant à la Fig 1, nous voyons le profil primaire 18 formé de deux parties s'ouvrant selon l'axe 19 et commandé par les volets 20 Fig 1 et 2, la partie arrière étant constituée par la prolongation du profil aérodynamique sous forme de fuselage en 21 terminé par la dérive 22 (Fig 1 et 2) Le tout permettant un écoulement des filets d'air laminaire ne créant qu'un minimum de traînée. En 23 est représenté un paratonnerre Fig 1. En 24 est représenté, en traits mixtes, le profil avant plus ouvert en position de grand vent. Enfin, en 25, nous voyons le blti tubulaire tenant les axes et la carrosserie de l'ensemble. La surface d'entrée du vent d'un tel ensemble est égale a la largeur SL Fig 2 multipliée par la hauteur SH Fig 3. La masse d'air se déplaçant avec sa vitesse propre selon cette section augmente sa vitesse relative par le déflecteur aérodynamique que forme l'avant du fuselage Cette masse d'air met en rotation les deux rotors par la poussée aérodynamique sur les pales profilées constituant les montants des rotors et dont le rendement aérodynamique cx est maximum selon l'axe a b (Fig 2) cz Ici, le profil peut varier selon l'utilisation de l'éolienne car, en fonction de ce même profil, on peut obtenir des vitesses différentes et des poussées ainsi que des portances également différentes. Sur l'ensemble dessiné ici et pour obtenir un aérogénérateur de faible prix, sont représentées des pales à simple profil creux doublées d'un profil de pénétration. Il est bien évident que la partie avant du fuselage servant à aug- menter la vitesse sert en même temps de déflecteur pour les pales qui reviennent à contre-vent, ce qui donne le maximum de poussée aérodynamique sur les ensembles rotors Cette partie avant du fuselage comporte deux volets, comme nous l'avons vu en 20 Fig 2, qui, sous la poussée du vent lorsque celui-ci croît par rapport à une vitesse admissible déterminée, ouvrent la partie avant de ce fuselage, ce qui entraîne une beaucoup plus faible section de poussée aérodynamique ainsi qu'un moins bon écoulement de la masse d'air, d'o diminution de l'effort anémométrique sur les pales et suppression de la vitesse d'emballement. Avec ce système,-on peut arriver à une -régulation-totale de la vitesse de rotation des deux rotors L'écoulement de la masse d'air qui a traversé l'ensemble rotatif de l'appareil se fait selon le profil ter- minal du fuselage en créant une zone dépressionnaire, comme nous le voyons sur la Fig 2 selon les flèches FI et F 2, et augmente encore par dépression la portance des pales (effet Coanda), d'o le rendement aéro- dynamique élevé de l'ensemble La dérive ne sert qu'a augmenter avec pré- cision l'effet de rotation azimutale. L'alternateur étant fixe, comme nous l'avons vu, il n'y a pas besoin ni de collecteur ni de balais, ce qui est un énorme avantage, et le type dé multiplicateur de vitesse employé par la courroie crantée est d'un bon rendement Il est bien évident que l'on peut concevoir tout autre type de pignonnage ou autres pour commander l'alternateur. Le rendement aérodynamique d'un tel ensemble est très supérieur à tous les systèmes à axe vertical existant actuellement et, par rapport à une éolienne à axe horizontal, le rendement énergétique, c'est-à-dire vitesse du vent puissance mécanique ou électrique obtenue, est supérieur d'environ 1,3 fois - A titre d'exemple, les calculs et les essais effectués à ce jour ont permis de voir que pour une section opposée au vent de 16 m 2, c'est-àdire d'un ensemble ayant simplement 4 m de haut et 4 m de large, on obtient pour un vent de 7 m/seconde une puissance moyenne de 3 O ( O Watts pour une vitesse de rotation de 120 tours/minute, le rapport de itiltiplication rotors-alternateur étant de 1 à 4 Le rendement de l'ensemble est d'environ 75 % par rapport à la limite de Betz. Ce type d'aérogénérateur est très robuste, sans aucun entretien et son prix de revient relativement bon marché car ne faisant appel à aucune technique inconnue ou coûteuse. La totalité des techniques employées ici appartient à la chaudron- nerie courante et peut être réalisée avec des matériaux bon marché, la seule exigence étant une protection (revêtement ou peinture) de haute qualité L'emploi de plastiques composites peut permettre de fabriquer un appareil de haute tenue et de prix de revient faible o les phéno- mènes d'usure et de corrosion sont inexistants. Sur le plan esthétique, ce genre d'aérogénérateur qui se monte aussi bien sur un château d'eau que sur n'importe quel type de colonne ou de construction est particulièrement réussi et il faut ajouter que, grâce à sa faible vitesse de rotation, le bruit engendré par cet ensemble est très faible et de fréquence acoustique très basse, donc faible propagation. En variante, un rotor ou les rotors peuvent comporter un nombre de pales inférieur ou supérieur à 4. D'autre part, l'élément générateur de courant électrique entraîné par les rotors, et qui dans la description est un alternateur, peut être d'un tout autre type de générateur électrique rotatif ou peut aussi être un générateur thermique tel qu'un frein calorigène. 250 6 0 REVENDICATIONS 1 Aérogénérateur à axe vertical caractérisé par le fait qu'il comporte deux rotors tournant en sens inverse, le tout monté sur une coloi ne unique servant d'axe de rotation azimutale. 2 Aérogénérateur selon revendication 1, caractérisé par le fait que les parties des rotors qui rentrent dans le vent son masquées par un fuselage à profil approprié et servant à orienter l'ensemble en azimut dans le sens du vent. 3 Ensemble profilé formant le corps de l'appareil et qui, en plus de sa fonction de masque aérodynamique selon revendication 2, sert par sor profil à augmenter la vitesse de la masse d'air (vent) sur les pales réceptrices des deux rotors et à créer une zone dépressionnaire à l'arriè- re de ces mêmes pales. 4 Rotors formés de 4 pales verticales, ou plps ou moins, selon revendication 1, lesquelles sont profilées pour obtenir le maximum de portance aérodynamique et la poussée maximum avec le minimum de traînée quel que soit l'angle présenté aux filets d'air sur 1800 de rotation dans le sens du vent. Ensemble selon revendications 1, 2, 3 et 4, monté sur un axe de rotation azimutale et tournant autour du transformateur d'énergie méca- nique en énergie électrique (alternateur ou autre) ou en énergie thermique (frein calorigène pat exemple), ces transformateurs d'énergie étant fixes. 6 Système de profil servant de masque aux pales rentrant dans le vent selon revendication 2 et variable en surface d'opposition, surface qui augmente quand le vent croît, ce qui permet de diminuer la poussée sur les pales par grand vent et sert de régularisateur de vitesse de rotation. 7 Transmission de la rotation des rotors selon revendication 5 au générateur électrique ou autre par un système de courroie crantée enoo recueillant sur un même axe les deux mouvements de rotation inverses.