Brevet FR2523220A1 — publié le 19830916

La présente invention est relative à une centrale éolienne d'un type nouveau , destinée à capter l'énergie éolienne ntPkèlie en vue d'assurer la production d'énergie électrique. On cannait des éoliennes dont le principe consis te à faire tourner une hélice dont l'axe de rotation t sensiblement horizontal , est orienté dans le sens du vent . Ce principe bien connu présente l'inconvénient de devenir rapidement inutilisable dès qu'on augmente le diamètre de l'hélice qui constitue le rotor . En particulier , il n'est pas possible de construire selon ce princi pe une centrale éolienne de grande puissance . Par-ailleurs , dès que le diamètre de l'hélice augmente , il est nécessaire que son axe de rotation soit de plus en plus haut placé , si bien que l'encombrement en hauteur de l'ensemble devient rapidement considérable , avec toutes les nuisances que cela entraîne pour l'environnement. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvéniente , en réalisant une centrale éolienne susceptible dêtre ré lisée même pour de très fortes puissances , l'essentiel des ins tallations étant situé au nivau du sol ou à proximité. Une centrale éolienne selon l'invention est ca ractérisée en ce qu'elle comprend un chemin de roulement qui suit un tracé refermé sur lui-meme , pour recevoir un train sans fin qui y circule , ce train étant constitué par une succession de véhicules dont chacun porte au moins un mat vertical orientable en rotation autour de son axe longitudinol vertical , ce mat portant une voilure verticale qui tourne avec lui sous l'action demoyens qui définissent et font varier son orientation tout au long du circuit fermé , cha que véhicule comportant par ailleurs un tronçon de piste de roulement qui se déplace avec lui et qui , lorsqu'il passe devant une roue réceptrice dont l'axe tournant est porté par des paliers fixés au sol , la fait tourner en roulant sur elle , si bien que lorsque le train circule sur son chemin de roulement , l'arbre de la roue réceptrice est entraîné suivant un mouvement de rotation continue qu'il transmet à un générateur tel qu'un alternateur électrique. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les-moyens pour commander la rotation d'orientation d'un mbt et de sa voilure sont constitués par une couronne dentée solidaire de 1' embase tournante du mat , et par un arbre tournant attaquant en ro tation cette couronne dentée en réponse à des moyens de télécommande synchronisont les mouvements des différentes voilures en fonction : - de l'emplacement instantané de chacune sur le circuit fermé - de la force du vent - de la direction du vent. Suivant une autre caractéristique de l'invention , les moyens détecteurs de la direction et de la force du vent sont constitués par au moins une girouette composite qui comporte deux volets , à savoir vn volet de direction tournant au tour d'un axe vertical , et un volet d'intensité tournant autour d'un axe horizontal solidaire du volet de direction et tournant avec lui. Suivant une autre caractéristique de 1' invention , on prévoit au sol deux girouettes composites situées de part et d'autre du chemin de roulement en circuit fermé , ce quipermet d'annuler les effets parasites dus aux turbulences in troduites par les voilures. Suivant une autre caractéristique de 1' invention , les deux girouettes composites sont reliées aux entrées d'une calculatrice électronique programme , dont les sorties té- lécoiionent les moyens d'orientation de la voilure sur chaque véhicule du train. Suivant une autre caractéristique de I' invention , chacun des véhicules du train porte deux mâts orientables unis chacun d'une voilure , les pieds de ces deux bats étant situés aux extrémités d'une même diagonale du véhicule. Suivant une autre caractéristique de 1' invention on prévoit au milieu du chemin de roulement du train, un chemin de roulement plus petit sur lequel circule un mini-train formé par la juxtaposition de plusieurs chariots-relais qui cir culent ainsi sous le train principal des véhicules portant les voilures , et sert de relais pour recevoir les ordres de la calculatri ce centrale et les transmettre à celui ou ceux des véhicules portevoilures situés ç proximité, en une position bien déterminée. Suivant une autre caractéristique de 1' invention , on prévoit à proximité du chemin de roulement principal, un batiment dans lequel se trouve le ou les alternateurs producteurs d'électricité , chacun d'eux correspondant à une ou plusieurs roues réceptrices placées à l'extérieur du bâtiment pour être soumises chacune à l'action de la piste d'entratneient continue qui roule en permanence sur les roues réceptrices , cette piste d'entrat- nement étant constituée par la juxtaposition des tronçons que porte chacun des véhicules du train. Le dessin annexé , donné à titre d'exemple non limitatif , permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Figure 1 est une vue d'ensemble-d'une centrale éolienne selon l'invention. Figure 2 est un schéma en plan , indiquant les variations d'orientation de chacune des voilures portées par les véhicules. Figure 3 est une vue en plan montrant schématiquement la structure de chacun des véhicules et l'emplacement des deux voilures qu'il porte. Figure 4 est une vue de face montrant une voilure munie de moyens permettant de la déployer complètement ( moitié gauche de la figure) ou de l'enrouler en partie ( moitié droite de la figure). Figure 5 est une coupe verticale partielle d'un véhicule et de son chemin de roulement , pratiquée suivant le plan vertical d'une voilure. Figure 6 est une coupe verticale analogue montrant la disposition des membrures inférieures de la voilure et de la couronne d'orientation. Figure 7 est une coupe verticale analogue montrant la piste d'entraînement et une roue réceptrice. Figure 8 est une vue en plan illustrant des moyens à vis sans fin , pour commander l'orientation d'une voilure Figure 9 est une coupe diagonale d'un véhicule et de son chemin de roulement , pratiquée suivant le plan vertical des deux mbts porte-voilures. Figure 10 est unn vue latérale d'un véhicule complet , dont les mAts sont dépourvus de voilure. Fiaure 11 est une vue en plan de l'installation montrant le mini-train des chariots-relais ,le train principal ayant té supprimé. Figure 12 est une coupe transversale de la voie de roulement et d'un des chariots-relais du mini-train. Figure 13 est une vue en plan du châssis d'un vé hui cule porte-voilures. Figure 14 est une vue en plan montrant l'extrémité d'une traverse rigide portant la voilure. Figures 15 et 16 sont des vues respectivement en plan et en élévation d'une des traverses utilisées pour supporter une voilure pliante. Figure 17 est une vue schématique illustrant l,uti- lisetion d'une girouette de direction pour actionner un calcuteur central qui télécommande les chariots-relais. Figures 18 et 19 sont des vues respectivement de face et en élévation d'une girouette composite détectant à la fois la direction et l'intensité du vent. On a représenté sur les dessins une centrale éolienne selon l'invention , qui est destinée à faire tourner un ou plusieurs arbres horizontaux 1 ( figure 7) , dont chacun entratne en rotation un générateur ou alternateur électrique logé dans un bâtiment 2 (figures 1 et 3). Pour cela , on installe au sol un chemin de rou liement 3 , qui suit un trajet en circuit fermé , par exemple un trajet circulqire. Sur ces chemins de roulement , circulent des véhicules 4 , reliés les uns aux autres , de façon à constituer un train sans fin susceptible de circuler en permanence sur le chemin de roulement 3 . Chaque véhicule 4 est constitué par un choisis métallique sensiblement horizontal , muni de roues 5 pour rouler sur le chemin de roulement 3 ( figures 9 , 10 , et 13). Le chassies de chaque véhicule 4 est renforcé subunt une membrure diagonale 6 dont chaque extrémité porte un palier de pied de mat 7 ( figures 9 , 10 et 13). Chaque palier 7 porte le pied d'un mOt vertical 8 orientable en rotation . Par conséquent , chaque véhicule 4 est équipé de deux mats 8, et peut sEsis- ter à la torsion . Chaque mat 8 porte une voilure verticale 9 ,du genre illustré sur les figures 1 et 4 . A sa partie inférieure chaque mAt 8 porte une traverse de base fixe 10 ( figure 4) , tandis que des traverses 11 sont réparties le long de sa hauteur (figures 4 , 14 et 16). Sur l'armature ainsi créée , la voilure 9 peut être constituée par une toile , armée ou non , montée à poste fixe (moitié gauche de la figure 4) .Bans ce cas , la toile de la voilure 9 est tendue sur les traverses 11 , fixes le long du mat 8 comme illustré sur la figure 14 . Dans ce cas , la voilure 9 est avantageusement constituée par une toile en matière plastique , ar mée d'un qrillage métallique incorporé. On peut également réaliser la voilure 9 de façon repliable ( moitié droite de la figure 4) . Dans ce cas , on prévoit un étrier supérieur 12 , qu'un cible 13 peut soulever ou abaisser , comme illustré par la flèche double 14 Dans ce cas chaque traverse 11 a la structure illustrée sur les figures 15 et 16 , c'est-à-dire qu'en son centre elle possède une douille de coulissement 15 , susceptible de glisser le long du mat 8 , lorsqu'on actionne le cible 13* par une commane automatique. Dans tous les cas , la rotation d'un mat 8 sur lui-mrne , atour de son axe vertical longitudinal , commande 1' orientaffon de la voilure 9 , par rapport au véhicule 4 . Cette commande d'orientation est effectuée grâce à une couronne dentée 16, dont est solidaire le pied du mat 8 , près de son palier 7 ( figures 5 à 8) . La couronne 16 est attaquée par une vis tangente 17 , réalisée sous la forme d'une vis sans fin qu'entraîne en rotation u moto-réducteur 18 . Ce dernier est commandé à partir d'un bp tier commutateur électrique 19 . On comprend qu'à chaque instant , la rotation de la vis sans fin 17 dans un sens toujours le même, comman- de et définisse l'orientation de la voilure 9. Le chemin de roulement 3 est préférablement constitué , d'une part par deux rails concentriques 20 et 21 , sur lesquels roulent les roues portevses 5 de chaque véhicule 4 , d'autre part par des contre-rails 22 ( figures 5 , 7 et 9) , sous la face inférieure desquels roulent des galets stabilisateurs 23 portés par la partie inférieure du chassies du véhicule 4 . Ces galets 23 ont pour but d'évåter le renversement des véhicules 4 sous la poussée du vent s'exerçant sur les voilures 9 Par ailleurs , chaque véhicule 4 est solidaire d'un tronçon de: pistefd'entraînement 24 , qui en dépasse latéralement , de préférence dans un plan horizontal . Lorsque le véhicule 4 passe devant un arbre 1 , son tronçon de piste 24 vient défiler sur la roue d'entraînement 25 dont l'arbre 1 est solidaire .Ainsi, cette roue roulant sans glisser sous le tronçon de piste 24 , se trouve entraînée en rotation lors du passage du véhicule 4 . Les véhicules4 étant accrochés les uns aux autres pour définir un train sans fin , l'ensemble des tronçons de piste 24 définit donc une piste d'entraînement sensiblement continue qui défile en permanence sur les roues 25 qui sont ainsi entrantes suivant un mouve ment de rotation continue. Entre les rails 20 et 21 du chemin de roulement 9 , on prévoit d'autres rails 26 définissont une voie étroits ( figures 5 , 9 et 17 ) sur laquelle circule un mini-train sans fin , constitué par une succession de chariots-relais 27 ( fiaures 11,12 et 17) Le mini-train des chariots 27 est donc placé sous le train principal des véhicules 4 , et il est pourvu de moyens auto-moteurs , si bien que le mini-train 27 peut circuler ou non , indépendamment du train principal des véhicules 4 . Chaque chariot-relais 27 comporte des organes de commande et de déclenchement 28 , susceptiblesd'9ctionner le bottier de pilotage 19 du ou des véhicules 4 voisins.Ces organes de déclenchement 28 agissent en réponse aux sollicitations d'un appareil récepteur 29 dont est pourvu chaque chariot-relais 27. Tous les appareils récepteurs 29 sont télécommandés à partir d'une calculatrice centrale 30 ( figures 1 et 17) montée à poste fixe . Cette calculatrice électronique a ses entrées reliées à une ou deux girouettes de détection 31 ,du genre illustré sur les figures 1 , 17 , 18 et 19. Dans le cas illustré sur les figures 18 et 19 , chaque girouette 31 comporte des panneaux orientables, à savoir : - un panneau vertical 32 , qui entraîne en rotation un arbre vertical 33 , et qui permet de détecter la direction du vent ce qui fournit le paramètre correspondant à la calculatrice 30 - d'autre part , un panneau mobile 34 , susceptible de basculer à l'encontre d'un ressort taré 35 , autour d'un axe hori ,octal 36 qui suit les mouvements de l'arbre 33 dont il est solidoi- re Le panneau 34 s'abaisse plus ou moins à l'encontre du ressort 35 , selon l'intensité du vent auquel il est exposé. Il fournit donc à la calculatrice 30 le paramètre caractérisque de la force du vent , ce qui permet de modifier en conséquence l'orientation des voilures 9 ou leur éventuel déroulement (flèche 14 sur la figure 4). Le fonctionnement est le suivant Si le vent souffle dans la direction indiquée sur la figure 2 par la flèche 37 , on programme la calculatrice 30 de façon à définir pour chaque voilure 9 , son orientation en fonction de sa situation instantanée le long du chemin de roulement 3 . La figure 2 est un schéma d'ensemble illustrant les orientations des diverses voilures du train formé par les véhicules 4 et qui circulent alors sur le chemin de roulement 3 , dans le sens indiqué par la flèche 38 . Au cours de son trajet sans fin sur le chemin de roulement 3 , chaque voilure 9 est son mât 8 sont animés d'un mouvement de rotation programmée qui se déroule suivant la direction indiquée par la flèche 39 , ctest-à-dire dans le sens inverse de la rotation du train ( flèche 38). On voit sur la figure 2 que plusieurs zones sont prévues pour l'orientation des voilures 9 . En particulier pour les véhicules 4 dont la voilure occupe la position 91 ou 92, cette partie du troin remonte face au vent . La commande par la calculatrice 30 oriente donc ces voilures de façon à les présenter par la tranche face au vent , offrant ainsi le minimum de prise. Par contre , dans la zone correspondant aux positions 93 à 94 , les véhicules 4 circulent par vent de travers. L'orientation des voilures est alors définie de façon que le train des véhicules 4 soit soumis à une composante tendant à le faire circuler dans cette zone toujours suivant la flèche 38 Bans la zone correspondant aux positions 94 à 95 , au contraire, les voilures sont soumises à un vent arrière On les oriente donc de façon à offrir au vent la totalité de leur surface. Dans la zone allant de la position 96 à la position 91 , les véhicules 4 circulent à nouveau par vent de travers , et on oriente les voilures 9 pour impartir au train des vé hui cules 4 une composante de poussée toujours dirigée selon la flèche 38 En définitive , le train des véhicules 4 circule sans fin sur le chemin de roulement 3 , et la piste d'entrat- nement constituée par la succession des tronçons 24 , entraine en permenence les roues d'entraSnement 25 qui font tourner les alter nateurs. Si le vent tourne , cela est détecté par les girouettes 31 . Suivant une mode de réalisation préféré , on provoque alors , et alors seulement , le déplacement du mini-train des chariots-relais 27 Suivant un autre mode de réalisation de 1' invention , on prévoit un chariot-relais 27 pour chacune deswoilu- res 9 ( c'est-à-dire deux chariots-relais 27 pour chaque véhicule 4, un à l'avant et un à l'arrière ). Bien entendu , la calculatrice centrale 30 peut être située à tout autre emplacement , notamment dans le bâtiment 2. Par ailleurs t les roues 5 et/ou 23 assurant le roulement des véhicules 4 peuvent être a bandages métalliques ou pneumatiques , selon des techniques en elles-memes connues. REVENDICATIONS 1 - Centrale éolienne , caractérisée en ce qu'elle comprend un chemin de roulement (3) qui suit un tracé refermé sur luimême , pour recevoir un train sans fin qui y circule , ce train étant constitué par une succession de véhicules (4) dont chacun porte au moins un mat vertical (8) orientable en rotation autour de son axe longitudinal vertical , ce mât (8) portant une voilure verticale (9) qui tourne avec lui sous l'action de moyens qui définissent et font varier son orientation tout au long du circuit fermé , chaque véhi- cule (4) comportant par ailleurs un tronçon de piste de roulement (24) qui se déplace avec lui et qui , lorsqu'il passe devant une roue réceptrive (25) dont l'axe tournant (1) est porté par des paliers fixés au sol , la fait tourner en roulant sur elle , si bien que lorsque le train circule sur son chemin de roulement (3) , l'arbre (1) de la roue réceptrice (25) est entraîné suivant un mouvement de rotation continue qu'il transmet à un générateur tel qu'un alternateur électrique. 2 - Centrale éolienne suivant la revendication 1 , ca ractérisée en ce que les moyens pour commander la rotation d'orientaux tion d'un mOt (8) et de sa voilure (9) sont constitués par une cou xonne dentée (16) solidaire de l'embase tournante du mOt (8) , et par un arbre tournant (17) attaquant en rotation cette couronne dentée (16) , en réponse à des moyens de télécommande synchronisant les mouvements des différentes voilures (9) en fonction - de l'emplacement instantané de chacune sur le circuit fermé (3) ; - de la force du vent - de la direction du vent. 3 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que les moyens détecteurs de la direction et de la force du vent sont constitués par au moins une girouette composite (31) qui comporte deux volets , à savoir un valet de direction (32) tournant avec un axe vertical (33) , et un volet d'intensité (34) tournant autour d'un axe horizontal (36) soli daire du volet de direction (32) et tournant avec lui. 4 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce qusson prévoit au sol deux girouettes composites (31) situées de part et d'autr du chemin de roulement (3) en circuit fermé , ce qui permet d'annuler les effets parasites dus aux turbulences introduites par les voilures (9). 5 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des reven dications précédentes , caractérisée en ce que les deux girouettes composite 131) liront reliées aux entrées d'une calculatrice électronique prorcimrrée (30) , dont les sorties télécommandent les moyens d'orientation de la voilure (9) sur chaque véhicule (4) du train. 6 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que chacun des véhicules (4) du train porte deux mats orientables (8) munis chacun d'une voilure (9) , les pieds de ces deux mats (8) étant situés aux extrémités d'une même diagonale (6) du châssis du véhicule (4). 7 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendictions précédentes , caractérisée en ce qu'on prévoit au milieu du chemin de roulement (3) du train , un chemin de roulement (26) plus petit , sur lequel circule un mini-train formé par la juxtaposition de plusieurs chariots-relais (27) qui circulent ainsi sous le train principal des véhicules (4) portant les voilures (9) , et sert de relais pour recevoir les ordres de la calculatrice centrale (30) et les transmettre à celui ou ceux des véhicules porte-voilures (4) situés à proximité. 8 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce qu'on prévoit à proximité du chemin de roulement principal (3) , au moins un bâtiment (2) dans lequel se trouvent le ou les alternateurs producteurs d'électricité , chacun d'eux correspondant à une ou plusieurs roues réceptrices (25) placées à l'extérieur du bâtiment (2) pour être soumises chacune à l'action de la piste d'entraînement continue qui roule en permanence sur les roues réceptrices (25) , cette piste d'entraînement étant constituée par la juxtaposition des tronçons (24) que porte chacun des véhicules (4) du train. 9 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes , caractérisée en ce que la voilure (9) et les traverses (11) sont fixes et rigidement fixées au mat (8). 10 - Centrale éolienne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 , caractérisée en ce que les traverses (11) possèdent chacune une douille centrale (15) qui coulisse le long du mat (8) pour déployer ou replier la voilure (9) sous l'action d'un cible de commande (13 ).