Brevet FR2520814A1 — publié le 19830805

La présente invention concerne les éoliennes. On sait que les éoliennes sont constituées d'un rotor, ou turbine, orientable autour d'un axe vertical, et que ce rotor, entrai- né en rotation sous l'effet du vent est lui-même adapté à entraîner un arbre, appelé ci-après par commodité, récepteur, couplé à un quelconque organe tel que par exemple un organe apte à produire du courant électrique. De manière connue, le rotor est adapté au sommet d'un mat, en étant en porte.à-faux par rapport à l'axe vertical de ce dernier, ce qui implique une construction légère du rotor afin que le poids ne soit pas un obstacle au bon fonctionnement. Ce type d'appareil est donc prévu avec un rotor susceptible d'une vitesse de rotation relativement élevée, suivant 1' énergie fournie par le vent et ce, avec une structure dont la masse et le poids sont relativement faibles. Or, dans ce type d'appareil, l'énergie délivrée à l'arbre récepteur est limitée du fait même des dimensions réduites du rotor et de la légèreté de la construction, en sorte que 1' utilisation de l'énergie fournie par le vent laisse à désirer. La présente invention a pour objet une éolienne dont la structure conduit à une captation sensiblement améliorée de 1' énergie fournie par le vent, comparativement alu éoliennes connues jusqu'à maintenant. Dans ce but, une éolienne suivant l'invention du genre comportant une turbine orientable sous l'impulsion de la direction du vent, se caractérise en ce que la turbine est supportée par une piste circulaire et reliée par des moyens de transmission avec un arbre récepteur dont l'axe, vertical, est situé au centre de la piste. Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la turbine est constituée d'une pluralité de pales rayonnantes à partir d'un moyeu, qui sont réunies en bout, par une couronne circulaire, ladite couronne étant supportée par la piste circulaire de manière que la turbine ainsi réalisée puisse tourner autour de son axe (action du vent sur les pales) et se déplacer sur la piste, en fonction de la direction du vent. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la turbine repose par sa couronne sur un chariot roulant sur la piste, laquelle est avantageusement constituée par une voie à deux rails. Suivant une autre caractéristique de l'invention le moyeu de la turbine est solidaire d'un arbre de transmission lequel, par l'intermédiaire de moyens omnidirectionnels est apte à entraîner en rotation l'arbre récepteur, qui peut étre par exemple l'arbre d'un quelconque organe tel que génératrice de courant électrique, ou analogue. Une telle structure d'éolienne permet d'atteindre l'objec- tif recherché ; en effet, étant donné que la turbine n'est plus en porte-à-faux, puisqu'elle est portée, on peut réaliser une turbine dont les dimensions, à titre d'ordre de grandeur, peuvent attendre 20 mètres de rayon, le poids d'une telle turbine n'étant plus un obstacle à un bon fonctionnement, mais conduisant, au contraire, à une bonne assise de celle-ci sur la voie de roulement. On comprend qu'une telle turbine est plus particulièrement destinée à fonctionner avec une vitesse de rotation relativement lente ; étant donné ses dimensions, on obtient une meilleure captation de l'énergie du vent, en sorte que la puissance délivrée à l'arbre récepteur d'un quelconque organe, génératrice, ou analogue, est considérablement améliorée comparativement aux éoliennes connues. Cette élévation de puissance permet notamment la mise en place d'une boite de multiplication entre ledit arbre de transmission du rotor et l'arbre récepteur. En d'autres termes, une éolienne suivant l'invention, dont la réalisation ne présente pas de difficultés particulières, est à même de fournir une puissance importante dans de bonnes conditions de fonctionnement, en particulier du fait que le matériel n'est pas soumis à des contraintes néfastes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue schématique, en perspective, d' une éolienne suivant la présente invention la figure 2 est une vue partielle suivant la flèche F de la figure 1, cette vue partielle montrant plus particulièrement la turbine, en appui sur la voie et, la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2 les figures 4 et 5 montrent schématiquement deux exemples de réalisation de l'arbre de transmission. Suivant une forme de réalisation de l'invention, laturbine est indiquée dans son ensemble par 10 ; elle comprend un moyeu 12 à partir duquel part une pluralité de pales 13 rayonnantes de meme longueur et inclinées toutes dans le meme sens sur leurs axes respectifs. Les pales précitées sont, à leurs extrémités opposées au moyeu, entretoisées par une couronne cylindrique de révolution 14. On notera que les pales peuvent entre montées fixes, ou à pas variable. Du moyeu de la turbine part un arbre de transmission 15 qui par son autre extrémité est attelé à un pivot indiqué globalement par 16, monté tournant sur un socle 17 ancré convenablement au sol "S". te pivot et le socle précités sont creux, le pivot est équipé de moyens de renvoi d'angle omnidirectionnels (non représentés ici) adaptés à entraîner en rotation, autour d'un axe vertical X-X, un arbre récepteur 18 lui-meme connecté à un quelconque organe, par exemple générateur de courant électrique schématisé en 20. Bien entendu le pivot comporte aussi des moyens aptes à emdier tout déplacement -dans son sens axial- de l'arbre de transmission 15 et, partant de la turbine 10 qui lui est solidaire. La turbine 10 ainsi réalisée repose sur une piste circulaire 30 dont le centre est situé sur l'axe X-X précité. La piste est, dans l'exemple représenté, constituée par une voie formée de deux rails 30A, 30B ; étant donné que la turbine 10 est rotative on prévoit, afin de limiter les frottements néfastes, d'interposer entre celle-ci et la piste des moyens de roulement. Dans l'exemple de réalisation représenté, la turbine 10 repose sur la voie 30 par l'intermédiaire d'un chariot indi qué dans son ensemble par la référence 35. Ce chariot comprend un chassis 36 avec deux essieux 37 munis de roues 38 pour rouler sur les rails 30A,30B. Le chassie 35 porte, par l'intermédiaire de joues 39, 40, s'détendant vers le haut au moins deux galets, mais préférentiellement une série de galets 41 montés librement rotatifs sur des axes 42 portés par les joues, ces galets sont disposés en arc de cercle sur le chariot suivant un rayon égal à celui de la couronne 14 de la turbine ; ils constituent donc une série d'appuis à celle-ci, en formant berceau. Une telle configuration permet donc la rotation de la turbine 10 sur le chariot 35, ainsi que les déplacements de la turbine et de son arbre de transmission sur la voie en fonction de la direction du vent. Des galets de maintien supplémentaires 45 montés librement tournants sur des axes 46 portés par la joue 39, sont adaptés à coopérer avec une plage 47 ménagée suivant un bord de la couronne 15, cette disposition a pour but "d'associer" la turbine 10 au chariot 35 en sorte que la turbine 10 ainsi lestée à soplomb, est dotée d'une stabilité convenable méme en cas de grand vent. Le vent soufflant suivant une direction indiquée par les flèches F1, la turbine 10 est entraînée en rotation ainsi que l'arbre de transmission 15 lequel, à travers le pivot 16, le renvoi d'angles, et avantageusement un dispositif multiplicateur (non représenté) assure l'entrainement en rotation de 1' arbre récepteur 18 connecté à l'organe 20. La configuration d'une éolienne suivant l'invention, en particulier l'appui de la turbine 10 sur une piste, offre 1' avantage de pouvoir réaliser une turbine de grandes dimensions, -ainsi qu'il a été dit plus avant- offrant une surface importante de prise au vent, ce qui bien entendu est inconcevable avec les éoliennes actuellement connues. De cette manière on obtient une éolienne qui, certes, présente une certaine inertie au démarrage, mais qui, par contre, est capable de délivrer à l'arbre récepteur une puissance importante. I1 convient de noter que la turbine 10, afin d'offrir une prise au vent aussi bonne que possible, doit, présenter un plan général pas trop incliné. A cette fin, l'inclinaison de la turbine par rapport à la surface du sol peut etre limitée soit en augmentant la longueur du rayon de la voie, soit en surélevant le pivot central, soit les deux à la fois, on notera toutefois qu'une surélévation trop importante du pivot central, pourrait dans certains cas occasionner des perturbations au niveau de la turbine. I1 semble que la distance comprise entre l'extrémité supérieure du pivot 16 par rapport au niveau du sol, ne doive pas, pour les raisons explicitées plus haut, absence de perturbations à la turbine) dépasser le quart, ou le cinquième, de la distance comprise entre le moyeu de la turbine, et la surface du sol. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation choisi et représenté, mais est au contraire susceptible de modifications sans pour autant sortir du cadre de 1' invention On notera que l'arbre de transmission 15 peut être réalisé comme illustré schématiquement aux figures 4 et 5 à la figure 4 l'arbre de transmission 15 est convenablement haubané à l'aide de cibles 50 fixés par une de leurs extrémités à la turbine (moyen ou couronne) par leurs autres extrémités audit arbre aménagé à cet effet, en s'appuyant, dans une zone centrale, sur des éléments entretoises 52 solidarisés à l'arbre de transmission en cause. A la figure 5 l'arbre de transmission 15 présente une forme en double tronc de cône 53, 54. REVENDICATIONS 1. Eolienne du genre comprenant une turbine montée orientable autour d'un axe vertical sous l'impulsion de la direction du vent, caractérisée en ce que la turbine (10) est supportée par une piste circulaire (30) et reliée par des moyens de transmission (15,16) avec un arbre récepteur (17) propre à l'entrainement d'un quelconque organe dont l'axe vertical (X,X) est situé au centre de la piste (30). 2. Eolienne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la trubine (10) comprend un moyeu (12) sur lequel sont fixées par une extrémité, une pluralité de pales radiales (13), tandis que par leurs autres extrémités ces pales (13) sont fixées à une couronne cylindrique de révolution (14). 3. Eolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un arbre de transmission (15) est, par une extrémité solidarisé au moyeu (12) de la turbine (10) et par son autre extrémité couplé et maintenu suivant une direction radiale, à l'aide de moyens omnidirectionnels eux-mêmes adaptés à entraîner en rotation l'arbre récepteur. 4. Eolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la turbine (10) est supportée par la piste circulaire (30) par l'intermédiaire d'un chariot (35). 5. Eolienne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la piste (30) est une voie à deux rails (30A,30B) sur laquelle peut se déplacer le chariot (35), ce dernier comportant sur sa surface supérieure des moyens de roulement pour la rotation de la turbine (10) sur le chariot (35). 6. Eolienne suivant la revendication 5, caractérisée en ce que des moyens de roulement, sont constitués par au moins deux galets ou rouleaux (41) dont l'axe de rotation est radial à la piste, lesdits galets étant disposés suivant un arc de cercle de rayon égal à celui de la couronne (14). 7. Eolienne suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que des moyens sont aptes à maintenir la trubine (10) associée au chariot (35) suivant une direction parallèle au plan général de la turbine. 8. Eolienne suivant la revendication 7, caractérisée en ce que les moyens précités sont constitués par coopération d'au moins un galet (45) solidaire du chariot (35)avec une plage (47) circulaire prévue à cet effet sur un bord marginal intérieur à la couronne (14). 9. Eolienne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la distance comprise entre l'extrémité supérieure du pivot (16) par rapport au sol, est de l'ordre du quart, ou du cinquième, de la distance comprise entre le moyeu (12) de la turbine (10) et le sol.