Brevet FR2548740A1 — publié le 19850111

PROCEDE dc DISPOSITIF AMELIORANT LE FONCTIONNEMENT DES TURBINES EOLIENNES VERTICALES A PORTANCE, par commande passive de i'incidence des ailes, à amplitude dégressive Depuis que la première crise énergétique de 1973 a remis à l'ordre du jour le développement de l'énergie éolienne, la turbine verticale i: portance connaît un regain intérêt Brevetée en 1925 par G.M. DARRIEUS, (Brevet Français 604 390), expérimentée en France par E.D.F. en 52-55 avec la turbine MOREL (Brevet Français 1 104 137) puis abandonnée, elle a été redécouverte en 1966 par le National Rescarch Council au CANADA. Etudiée à fond sur le plan théorique par cet organisme qui en a prouvé le bien fondé, elle est en cours d'expérimentation dans la plupart des pays développés. PLANCHE 1. Schématiquement, elle se compose de 2 ou 3 ailes VERTICALES calées TANGENiTIELLEMENT en carrousel autour d'un axe vertical. Ces ailes possèdent généralement un profil symétrique du type utilisé pour les gouvernes d'avion: NACA 0012, 0015, 0018. Ces ailes peuvent être rectilignes (turbine MOREL), néanmoins, pour équilibrer la poussée de la force centrifuge, DARRIEUS proposait de les cintrer en "corde à sauter". C'est sous cette forme dite TROPOSKINE qui confère au rotor une forme d'amande, que la turbine verticale à portance se trouve expérimentée un peu partout dans le monde. AVANTAGES ET INCONVENIENTS DE LA TURBINE VERTICALE A PORTANCE A CALAGE FIXE. Fournissant d'excellents rendements aérodynamiques, de l'ordre de 65 % à 70 %, équivalents à ceux des meilleures éoliennes horizontales en forme d'hélice, l'éolienne verticale à portance présente par rapport à ces dernières plusieurs avantages dus à son principe de fonctionnement: - sa structure est simple et sans porte à faux - elle n'est pas sujette à la fatigue que provoque, à proximité du sol, l'augmentation de la vitesse du vent en fonction de l'altitude. Cet "effet de sol" soumet les ailes de l'éolienne classique à une variation cyclique de la poussée aérodynamique dont l'amplitude augmente avec le diamètre. - elle n'est pas sujette à la fatigue due aux brusques variations de la direction du vent sur les éoliennes horizontales. - elle n'est pas sujette à la fatigue que provoque, sur les pales en porte-à-faux des éoliennes horizontales, l'inversion cyclique de l'orientation de la pesanteur. La turbine verticale à calage fixe' souffre néanmoins de plusieurs inconvénients qui en restreignent sérieusement l'emploi - Aux vitesses courantes du vent, elle ne démarre pas automatique. ment; elle doit être lancée, ce qui impose le concours d'une énergie auxiliaire. Quand on l'emploie comme génératrice de courant électrique, on utilise comme moteur de lancement l'alternateur ou la dynamo par l'entremise d'un circuit d'excitation adapté, piloté par anénomètre. En l'absence de secteur électrique, cette formule devient complexe et onéreuse, car elle impose un accumulateur. De surcroît, en période de vents faibles et irréguliers, le coût énergétique des lancements répétés peut devenir prohibitif. - La limitation de sa puissance est obtenue par DECROCHAGE AERODYNAMIQUE, provoqué à partir de la vitesse plafond par une augmentation très forte du couple résistant. Cette méthode classique entraîne par grands vents une forte surcharge du multiplicateur de vitesse interposé entre le rotor et la génératrice. Or, ce multiplicateur de vitesse constitue précisément l'organe coûteux et vulnérable du système. La mise en décrochage produit également une traînée au vent maximum, ce qui impose un renforcement général des structures fixes. - Par très grands vents, la turbine verticale à portance est sujette à démarrer spontanément, ce qui, en l'absence ou en l'insuffisance de freinage, la conduit à l'auto-destruction par emballement. Pour assurer la mise à l'arrêt en cas de tempête ou de défaillance électrique, il faut prévoir un dispositif de freinage autonome comportant généralement de puissants freins à disques, éventuellement complétés de volets ralentisseurs aérodynamiques ("spoilers"). AMELIORATIONS APPORTEES PAR L'INVENTION La Commande passive de variation de pas décrite ci-après confère à la turbine verticale à portance les avantages suivants - DEMARRAGE AUTOMATIQUE et fort couple à basse vitesse, la rendant complètement autonome - Limitation de la Puissance par EFFACEMENT PROGRESSIF DE LA VOILURE rnénageant la structure du rotor et réduisant sa traînée au vent - MISE EN DRAPEAU DE LA VOILURE déclenchée à la marche assurant au rotor le strict minimum d'efforts structurels en cours de ralentissement, et de traînée aérodynamique à l'arrêt. PRINCIPE GENERAL DE FONCTIONNEMENT DE LA TURBINE VERTICALE A PORTANCE. Avant d'entreprendre la description de la présente invention, il convient de rappeler le principe général du fonctionnement de la turbine verticale à portance, lequel s'apparente de près à celui d'un voilier remontant au vent. Le mode d'action du vent sur l'aile de l'éolienne verticale se trouve clairement illustré par la POLAIRE LILIENTHAL de son profil aérodynamique. Pour tou' angle d'attaque aO, on y décompose - CR, le coefficient de la poussée aérodynamique totale - en CT, le coefficient de la poussée tangentielle, s'exerçant dans l'axe du profil. Aux petits angles d'attaque, entre 40 et 160 approximativement, CT fournit le couple moteur du rotor, aux autres angles d'attaque, il devient nul ou négatif. - et en CN, le coefficient de la poussée normale, s'exerçant perpendiculairement au profil. CN se traduit par une poussée radiale dans l'axe du rotor, tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, et dont la résultante est la TRAINEE AERODYNAMIQUE, qui est au rotor ce qu'est la drive sur un voilier. La Planche 3 représente la polaire LILIENTHAL du profil NACA 0018 pour un Nombre de REYNOLflS de 700 000. Entre a = 40 et a= 140, on observera une rapide augmentation de CT, le couple moteur. Après a = 140, CT décline brutalement pour devenir négatifaprès 270 ; a max = 140 et a limite = 270. La Planche 4 illustre le cycle de fonctionnement de la turbine. Selon la position angulaire de l'aile eo, le Vent relatif wR, créé par son déplacement varie constamment d'orientation par rapport au Vent Ambiant V. Combinaison de wsR et de V, le VENT RESULTANT SUR L'AILE Vr varie cycliquement, tant en incidence qu'en vitesse, en fonction de la position angulaire H . La position initiale 8 = 0 est arbitrairement attribuée au point du cycle où l'aile se trouve VENT DEBOUT, face au Vent V; l'incidence y étant nulle, cette position constitue un POINT MORT. De même, Q = 180 constitue le 2e POINT MORT VENT ARRIèRE; entre ces deux points morts le cycle de variation du VENT RESULTANT Vr , en incidence BO et en vitesse dépend du rapport wR/V, VITESSE RELATIVE de l'aile par rapport au Vent. La Planche 5 illustre la variation de l'incidence B et la Planche 6 celle de la vitesse Vr pour diverses vitesses relatives wR/V. Pour les faibles valeurs de WR/V, les ailes ne sont motrices que pendant de brèves périodes, ce qui explique l'inaptitude au démarrage. Inversement, à partir de wR/V = 3,5 et au delà, entre points morts, l'incidence B reste proche de l'optimum pendant la plus grande partie du cycle, ce qui assure un couple moteur presque permanent. La vitesse Vr du Vent Résultant varie en passant par un maximum wR+V à = 0 , un minimum wR-V à " =1800; à 8 = 900 et 8 = 2700, selon le théorème de Pythagore, Ainsi, ces quatre graphiques expliquent le mode de fonctionnement cyclique de la turbine verticale à portance à calage fixe; il comporte une variation cyclique de l'lneidence du vent Résultant dont la furte amplitude aux basses vitesses relatives met l'aile en état de décrochage aérodynamique et empêche le démarrage automatique. VARIATION DE PAS - Les Antériorités (PLANCHES 1 et 2). Depuis longtemps, des inventeurs ont proposa des variations de pas conférant le démarrage automatique. DARRIEUS, dans son brevet original, propose un mouvement positif, commandé par un excentrique immobilisé dans l'axe du Vent ambiant par une girouette. Chaque aile, pivotant autour de son centre de poussée, (situé à 25 % de la corde de l'aile en partant du bord d'attaque), se trouve articulée sur une bielle axée sur l'excentrique de commande. En cours de sa rotation autour de l'excentrique immobile, l'aile se rapproche et s'éloigne cycliquement du centre de l'excentrique, ce qui fait varier son calage de part et d'autre de la tangente sur un mode sinusoTdal, et lui permet de suivre les changements d'incidence du Vent résultant, Vr Ce principe a été utilisé pour réaliser des turbines expérimentales aux U.S.A., au DANEMARK, en Grande Bretagne, en FRANCE et au Japon. Ces machines démarrent automatiquement et possèdent un rendement intéressant. Néanmoins, à l'expérience, elles se sont révélées fragiles et facilement déréglées. L'amplitude optimale de variation n'est que de quelques degrés, aussi, le moindre jeu dans la transmission se traduit par une perte substantielle de rendement. La variation est trop faible pour éviter aux basses vitesses relaties relatives le décrochage aérodynamique ; celui-ci provoque un fort recul du centre de poussée qui amène la délicate tringlerie de commande à transmettre à l'excentrique des efforts alternés en traction et en poussée qui peuvent être violents. Située obligatoirement en haut du rotor à cause de la girouette, en butte aux intempéries, cette mécanique très sollicitée devient une cause de pannes fréquentes. Cette formule s'est donc révélée décevante dans la pratique. Les Systèmes Passifs. Plusieurs inventeurs ont aussi breveté des systèmes PASSIFS. Dans ce type de turbine, les ailes pivotent autour d'un axe vertical situé PAR DEVANT LE CENTRE DE POUSSE AERODYNAMIQUE. La poussée aérodynamique du vent tend donc en permanence à mettre les ailes en drapeau. Pour neutraliser les effets de la force centrifuge, les ailes sont soigneusement équilibrées par contrepoids autour de leur axe de pivotement. Une commande à double effet les rappelle en permanence à la tangente, tandis que la poussée aérodynamique tend à les en écarter, vers l'intérieur pendant le demi-cycle AMONT, vers l'extérieur pendant le demi-cycle AVAL.L'angle incidence pris par ltaile par rapport à la tangent se trouve à chaque instant fonction d'un dquilibre entre les forces antagonistes du Vent et du Système de rappel. C'est à cette catégorie que se rattache la présente invention. PLANCHE 2. La majorité des Brevets propose un RESSORT TIRANT UNE MANIVELLE calée sur l'axe de l'aile, tangentiellement chez FIEVET 1929, FR 657 539, radialement chez CAMERON .1977 CAN 1 045 038, EVANS 1978 FR 2 398 195, RUMSEY 1977 US 4 052 134; chez ce dernier, L'action du ressort est complétée par un amortisseur hydraulique. Un inventeur français propose la traction d'un contrepoids fixé radialement à l'extérieur de l'aile et fournissant un rappel proportionnel à la force centrifuge (SICARD 1975 FR 2 298 706); dans ce brevet, L'action du contrepoids sur l'aile s'exerce comme celle d'un ressort tirant une manivelle calée radialement. Ce type de turbine n'a pas besoin d'orientation ; chaque pale s'oriente individuellement, ce qui constitue un net avantage par vent turbulent. L'amplitude de variation de pas est le résultat de l'inceraction du vent résultant et du système de rappel, elle est plus grande à basse vitesse, ce qui produit un couple moteur plus puissant. La commande négative par rappel apporte en outre au système une souplesse dans la transmission des efforts moteurs qui est souhaitable pour une éolienne. Malgré ces éléments positifs, aucun de ces brevets ne semble avoir obtenu de résultats satisfaisants. La Planche 6 nous en fournit l'explication. Pour un même vent V=1, entre le démarrage à wR/V=0 et le plein régime p. ex.wR/V=3 la vitesse résultante Vr varie de 1à 4. Fonction du carré de la vitesse, la poussée aérodynamique variera de 1 à 16. Si l'on admet d'autre part que les vitesses de vent exploitables pour l'énergie éolienne s'échelonnent au minimum de 5 à 15 mètres/seconde, soit un facteur de variation de 1 à 3, la vitesse résultante Vr variera couramment de 1 à 12 et la poussée aérodynamique de 1 à 144.. même pour des vents ne variant que de 1à3. Aucun système de rappel par ressort ne peut équilibrer une poussée possédant une telle plage - variation. Si le rappel est adapté à une basse vitesse, il sera trop faible pour une vitesse élevée, le rotor étant incapable de monter à plein régime par insuffisance de portance et de couple moteur des ailes. Inversement, si le ressort est adapté aux grandes vitesses, donc beaucoup plus fort, aux basses vitesses il sera trop fort, transformant la machine en une turbine à ailes fixes, incapable de démarrer. Ainsi, la commande passive par ressort ne peut être adaptée qutà une étroite plage de vitesses; pour des vitesses inférieures, elle ne fournira pas de démarrage, pour des vitesses supérieures elle "s'affolera" provoquant une chute de puissance et en quelque sorte une régulation prématurée de la vitesse du rotor. PRINCIPE DE L'INVENTION. Pour que les ailes fournissent un couple moteur optimum à chacune de leurs positions angdaires i , et aux diverses vitesses relatives wR/V, il faut que leur angle d'attaque par rapport au Vent Résultant Vr reste constamment inférieur à l'angle a max marquant le début du décrochage aérodynamique. Il suffit pour cela que l'aile soit maintenue à la tangente par un couple de rappel inférieur au moment aérodynamique s'exerçant sur elle à l'angle d'attaque a max du Vent Résultant Vr. /atteindra / Ainsi, lorsqu'en cours dé cycle, l'angle d'attaque du Vent Résultant Vr i ' a max, le moment aérodynamique s'exerçant sur l'aile deviendra plus fort que son rappel à la tangente.Cette dernière sera entraînée à suivre le Vent Résultant dans sa progression d'incidence, avec un décalage angulaire inférieur à a max et correspondant à son angle d'attaque réel a'. Non seulement le décrochage aérodynamique ne pourra pas se produire, mais l'angle d'incidence pris par l'aile par rapport à la tangente aura pour résultat draugmenter le couple tangentiel moteur en diminuant la traînées Avec un tel système, de par l'absence de décrochage, I'aile fournira à tous les régimes un couple moteur proche de l'optimum. Ainsi, au fur et à mesure de l'accélération de la Vitesse Relative wR/V, I'aile étant commandée directement par le Vent Résultant Vr, son décalage angulaire commencera de plus en plus tard dans le cycle et finira de plus en plus tôt, son amplitude maximum devenant de plus en plus faible. A partir de wR/V=4 et au delà, I'incidence du Vent Résultant Vr par rapport à la tangente deviendra inférieure à a max, elle sera insuffisante pour provoquer un décalage de l'aile ; la turbine fonctionnera alors comme une machine à pales fixes. Cette variation de pas sera donc à la fois à AMPLITUDE DEGRESSIVE, et FONCTIONNEMENT INTERMITTENT. Pour obtenir ce résultat, la présente invention propose et décrit un mécanisme d'entraînement de l'aile de conception nouvelIe et présentant les quatre caractéristiques suivantes (1) LE MECANISME DrENTRAINEMENT FOURNIRA A L'AILE UN COUPLE DE RAPPEL A LA TANGENTE EGAL A LA SOMME DE 2 COUPLES COMPLEMENTAIRES: K(V+(wR)). L'un K(V) équivalent au MOMENT aérodynamique exercé sur l'aile par ie Vent Ambiant V à 'angle d'ettaque'un ceu inférieur à a max, fournissant le Coefficient Tangentiel maximum. L'autre K(WR) équivalent au MOMENT aérodynamique exercé sur l'aile par le Vent produit par la Vitesse Tangentielle wR, à al, angle d'attaque inférieur à a max lequel fournit le Coefficient Tangentiel maximum. K=CN a' 1/2 P S se décompose comme suit: CN, coefficient sans dimension, de la FORCE NORMALE s'exerçant sur l'aile a a' angle d'attaque juste inférieur à a max qui produit le couple maximum. -p, rb, sans dimension incorporant la masse spécifique de l'air et l'accéléra Lion de la pesanteun 5, surface portante de l'aile exprimée en mètres carrés V et WR seront exprimés en mètresîseconde. La force totale KV2+(wR)2) est exprimée en kilogs. Le couple de rappel total K(V2+(w R)2) sera appliqué au centre de poussée aérodynamique de l'aile, situé à 25 % de la corde en partant du bord d'attaque. Il correspond à la poussée du vent Résultant Vr à la position angulaire 0=900, où l'incidence est proche du maximum. (2) LE MECANISME D'ENTRAINEMENT FOURNIRA A L'AILE LE COUPLE DE RAPPEL DEFINI PLUS HAUT, DE FACON SUBSTANTIELLEMENT CONSTANTE PENDANT LES PREMIERS 35 DE DECALAGE ANGULAIRE DE PART ET D'AUTRE DE LA TANGENTE; Un couple CROISSANT provoquerait l'apparition du Décrochage aérodynamique, un couple DECROISSANT un Déficit de Portance par réduction de l'angle d'attaque. (3) LE MECANISME D'ENTRAINEMENT FOURNIRA A L'AILE UN COUPLE: S'INVERSANT SANS TRANSITION NI ANGLE MORT AU PASSAGE DE L'AILE A LA TANGENTE. Tout angle mort entraîne, par décalage de l'aile, une baisse d'ensemble des Angles d'attaque. Le Déficit de Couple moteur résultant, faible aux basses vitesses, devient substantiel aux vitesses élevées, seules significatives pour la production énergétique. (4) LE MECANISME D'ENTRAîNEMENT FOURNIRA A L'AILE UN COUPLE DE RAPPEL QUI, APRES 350 DE DECALAGE ANGULAIRE SUBSTAN TIELLEMENT A LA VALEUR CITEE PLUS HAUT, DIMINUERA PROGRESSIVE MENT POUR S'ANNULER A 1800. Cette disposition autorisant une rotation complète de l'aile à 360 SANS BUTEE NI !3LOCALE, permet d'obtenir une mise en drapeau instantanée par simple suppression de la traction de commande ; elle autorise, en phase initiale de démarrage, wR/V de l'aile par l'avant, sans choc ni secousse. Pour les Points 2 et 3 notamment, l'invention se situe à l'opposé de tous les brevets cités en antériorité. Ils utilisent tous, comme commande, la traction sur une manivelle, soit d'un RESSORT (FIEVET, EVANS, CAMERON, RUMSEY), soit d'un CONTREPOIDS pour SICARD. Ce type de mouvement produit un couple progressant de façon quasi linéaire avec le décalage angulaire; il ne peut pas fournir un couple constant aux faibles décalages angulaires. CONCEPTION DE L'INVENTION. On a défini plus haut que la force produisant le couple de rappel doit être la somme de deux forces complémentaires, respectivement CNa' 1/2 p S (wu)2 et CNa' 1/2 p S (V)2, a' = a max - e. La première force, CNa' 1/2 p S (wu)2, proportionnelle au moment aérodynamique exercé sur l'aile par le Vent produit par la vitesse tangentielle wR, à l'incidence a', se trouve également proportionnelle à la force centrifuge soit: (wR)2, qui s'exerce sur le rotor. On peut donc l'obtenir directement en utilisant un CONTREPOIDS à guidage radial, de masse appropriée. La deuxième force, CN 1/2 p S (V)2 proportionnelle au moment aérodynamique exercé sur l'aile par le Vent ambiant, pourra s'obtenir par une SERVO COMMANDE pilotée par un signal proportionnel au carré de la vitesse du Vent, et actionnant un VERIN DE COMMANDE de puissance appropriée. Plusieurs solutions se présentent pour réaliser cette commande que, par commodité, on appellera ANEMOMETRIQUE; par ordre croissant de complexité, on citera: - un ANEMOMETRE à TROMPE VENTURI à étages multiples, fournissant directement une DEPRESSION D'AIR propqrtionnelIe au-carré de la vitesse du Vent suffisamment puissante pour entraîner un VERIN de section appropriée, sans concours extérieur. - un ANEMOMETRE à TUBE de PITOT, fournissant une MICRO PRESSIO\f proportionnelle au carré de la vitesse du vent, apte à piloter une SERVO COMMANDE PNEUMATIQUE, par l'intermédiaire d'un RELAIS PNEU MATIQUE à BUSE-PALETTE, modulant directement la pression du circuit, sans recours à l'électricité. - un ANEMOMETRE à JAUGE de CONTRAINTE, par exemple à VORTEX, ou encore du type BEST ROMANI ou ERA, fournissant un MICRO COURANT proportionnel au carré de la vitesse du Vent, et apte à piloter une SERVO COMMANDE pneumatique, hydraulique ou électrique, par l'intermédiaire d'un CIRCUIT RELAIS électronique à ACTION PROPORTIONNELLE. - un ANEMOMETRE CLASSIQUE,. à COUPELLES ou à HELICE, fournissant un MICRO COURANT proportionnel 3 la simple vitesse du Vent ambiant, lequel signal, après élévation au carré par passage dans une unité électronique de calcul quadratique, sera apte à piloter une SERVO COMMANDE pneumatique, hydraulique ou électrique, par l'intermédiaire d'un CIRCUIT RELAIS électronique à ACTION PROPORTIONNELLE. Ainsi que le montre la planche 7, la proportion de chacune des deux forces dans le couple de rappel total varie très fortement en fonction de la vitesse relative des ailes par rapport au Vent, soit wR/V. En phase démarrage, aux faibles vitesses relatives, la contribution de la force APIEMOMETRIQUE est déterminante ; à plein régime, aux vitesses relatives élevées, seules significatives pour la production énergétidue, la contribution de la force ANEMOMETRI- QUE se révèle marginale. On pourra en tirer les conclusions suivantes: - l'utilisation exclusive du RAPPEL CENTRIFUGE ne permet pas d'assurer le démarrage (SICARD 1975 FR. 2 298 706) - la précision de la force ANEMOMETRIQUE n'a qu'une portée limitée sur le rendement énergétique global. De ce fait, dans un but de simplification, on pourra se contenter pour de petites machines, d'un simple RESSORT DE RAPPEL pour remplacer la SERVO COMMANDE ANEMOMETRIQUE. La force de ce ressort sera équivalente au moment aérodynamique du vent, à sa vitesse la plus courante. Inversement, dans le cas de grandes turbines, pour éviter la traînée aérodynamique et la surcharge apportées au rotor par la présence des contrepoids et leur commande, l'ensemble VERIN ANEMOMETRIQUE CONTREPOIDS pourra être remplacé pour chaque aile par un VERIN UNIQUE dont le circuit de servo commande soit piloté par un SIGNAL UNIQUE provenant de l'INTEGRATION du SIGNAL ANEMOMETRIQUE et du SIGNAL dit CENTRIFUGE. Le premier, proportionnel au carré de la vitesse du vent, pourra être obtenu de l'un des multiples capteurs anémométriques énumérés plus haut ; le second, proportionnel au carré de la vitesse périphérique, pourra être obtenu par mesure de la poussée centrifuge d'une masselotte sur un capteur de pression, ou par élévation au carré d'une simple mesure tachymétrique relevée sur le rotor. Dans le cas de signaux pneumatiques, l'intégration des deux signaux pourra s'effectuer au niveau d'un relais pneumatique à BUSE PALETTE ; dans le cas de signaux électroniques, l'intégration des deux signaux pourra être obtenue sur un MICROPROCESSEUR ayant reçu une programmation adéquate. Dans tous les cas, cette solution implique la p. oductior. d'une énergie auxiliaire pour actionner la servo rommande, par exemple, de l'air comprimé. Ainsi, on dispose de solutions variées pour produire la force de rappel CENTRIFUGE ANEMOMETRIQUE ; le choix sera essentiellement matière d'échelle. Pour de petites machines, les considérations de prix de revient imposeront la solution la plus simple, même au détriment du rendement; pour des machines plus importantes, les considérations de rendement imposeront des solutions sophistiquées. Dans la description technique de trois modes de réalisation de l'invention qui sera fournie pluS loin, on choisira pour une petite machine de pompage de 20 m un CONTREPOIDS à guidage radial, associé à un simple 2 RESSORT ANEMOMETR1QUE ; pour une machine moyenne de 130 m , destinée au chauffage domestique par freinage hydrodynamique, on choisira aussi un CONTREPOIDS, mais associé à un VERIN ANEMOMETRIQUE à DEPRESSION directement commandé par une TROMPE VENTURI à étages multipies; enfin pour un gros aérogénérateur à régime fixe, dans un but d'allégement on pourra supprimer le contrepoids et commander chaque aile par un VERIN PNEUMATI QUE UNIQUE, dont la pression de commande sera modulée de façon intégrée par deux signaux simultanés, l'un en provenance d'un ANEMOMETRE PITOT, l'autre d'un CAPTEUR DE LA POUSSEE CENTRIFUGE. MECANISME D'ENTRAîNEMENT DES AILES. De par le principe même du fonctionnement aérodynamique de l'invention exposé plus haut, ce mécanisme a pour fonction de transformer le mouvement linéaire de la FORCE CENTRIFUGE-ANEMOMETRIQUE en un couple de rappel à double effet de l'aile vers une position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, et répondant aux impératifs suivants: - de 0 à 350 environ de décalage de part et d'autre de la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, le COUPLE DE RAPPEL RESTERA SUBSTANTIELLEMENT MAXIMUM ET CONSTANT - à partir de 350 environ de décalage de part et d'autre de la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, le COUPLE DE RAPPEL DIMINUERA PROGRESSIVMEENT POUR S'ANNULER TOTALEMENT A 1800.Dans cette dernière position, bord de fuite face au sens de rotation, l'aile se trouvera en instabilité ; toute sollicitation de part ou d'autre la ramènera à la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation - au passage de l'aile aux deux POINTS MORTS du cycle de rotation, lors des inversions de sens de la poussée aérodynamique exercée st- l'aile. er position tanyentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, le COUPLE DE RAPPEL S'INVERSERA INSTANTANEMENT SANS ANGLE MORT NI TRAN SITION. On trouvera ci-après la description de deux mécanismes d'entraînement des ailes répondant à ces impératifs peu courants, le premier dérive de la famille des BIELLES MANIVELLE-, le second de celle des CAMES EN APPUI SUR POUSSOIR. Ces deux mouvements de réalisation simple, sont fournis à titre d'exemple; o pour ait mettre en oeuvre d'autres solutions sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Mécanisme à BIE:LLE'MANIVELLE à DOUBLE EFFET PLANCHE 8. L'aile comporte une MANIVELLE de COMMANDE (6) calée sur son PIVOT (4) et orientée radialement vers le centre du rotor (1). Cette manivelle comporte un MANETON (7) sollicité tangentiellement et en sens inverse par DEUX CHAINES (8) (9) identiques et antagonistes, lesquelles, après renvoi à angle droit sur DEUX GALETS (10) (11) identiques et opposés symétriquement, sont rattachées à une BIELLE COULISSANTE (18) à guidage rad 9C)ansmettant la sollicitation linéaire fournie par les actions conjugées des forces CENTRIFU GE et ANEMOMETRIQUE. Au point mort, ces deux chaînes (8) (9) forment une boucle fermée, maintenue sous tension sur les deux galets (10) (11) par la traction de la bielle coulissante (18). Dès que la portance aérodynamique de l'aile aura provoqué le plus petit déplacement angulaire, dans un sens ou dans I'autre, de la MANIVELLE (6), CELLE des DEUX CHAINES QUI SE TROUVE SOLLICITEE ENTRAINE LA BIELLE COULISSANTE (18), DONT LE MOUVEMENT PROVOQUE LA DETENTE IMMEDIATE DE LA CHAINE ANTAGONISTE. L'élasticité des chaînes à rouleaux étant rnligeable, I'inversion de sens du rappel s'effectue pratiquement sans angle mort ; le système assure un rattrapage automatique de l'allongement des chaînes. Dans ce mouvement, chaquechaîne travaille alternativement en BIELLE de TRACTION. Mécanisme à DOUBLE CAME EN APPUI SUR POUSSOIR PLANCHE 9. L'aile comporte, calé sur son PIVOT, un PIGNON de COMMANDE (12), lequel entraîne une ROUE DENTEE (14) de DIAMETRE DOUBLE, indifféremment par chaîne (13) ou engrènement direct. La roue dentée (14) est porteuse de DEUX GALETS VERTICAUX (15) (16), en porte à faux, et opposés l'un par -apport à l'autre, diamétralement et symétriquement.Par rapport à son pignon de commande (12) la roue dentée gel4) est talée pour que i'alignement de ses galetsS5t16)soit tangentiel lorsque i'aile se trouve elle-même en position tangentielle stable, bord d'attaque face- au sens de rotation ; l'alignement des galets devient radial lorsque l'aile se trouve en position tangentielle instable, bord de fuite en avant. En position tangentielle stable, les deux galets '15) (16) reçoivent simultanément la traction d'un BUTOIR VERTICAL TANGENTIEL (17) fixé transversalement comme un râteau de croupier, sur une BIELLE COULISSANTE (18) à guidage radial (19), transmettant la sollicitation linéaire radiale fournie par les actions conjuguées des forces CENTRIFUGE et ANEMOMETRIQUE. Dès que la portance aérodynamique de l'aile aura provoqué le plus petit déplacement angulaire, dans un sens ou dans l'autre, de la ROUE DENTEE PORTE GALETS (14), celui des galets qui se trouve en poussée entraînera la bielle coulissante. On constatera que, dans ce mécanisme, l'inversion du couple est tout à fait instantanée; le déplacement angulaire de l'aile à 180 correspond à un déplacement angulaire des galets à 90 , qui fournit bien le point mort instable à rappel nul mentionné plus haut pour l'aile tangentielle, bord de fuite en avant. Ce mouvement peut indifféremment être utilisé avec une bielle en traction ou en poussée. En association avec une commande CENTRIFUGE-ANEMOMETRI- QUE, ces deux mouvements apportent une solution simple et mécaniquement saine aux problèmes posés par le procédé aérodynamique mis en oeuvre dans l'invention. Ils se prêtent à l'adaptation de dispositifs intégrés de contrôle et de sécurité qui présentent pour une turbine éolienne une importance presqu'aussi grande que son rendement. REGULATION DE LA PUISSANCE PLANCHE 10. L'Energie Eolienne disponible augmente en FONCTION CUBIQUE DE LA VITESSE DU VENT; celle-ci varie couramment de 5 à 25 mètresiseconde, ce qui implique une variation de puissance disponible de 1 à 125.... Pour d'évidentes raisons de tenue des matériaux, il est nécessaire de plafonner le régime du rotor de l'éolienne, ainsi que sa puissance développée. Dans le cadre de l'invention, ce résultat sera obtenu par réduction progressive du couple de rappel de l'aile à la tangente lorsque sera dépassée une vitesse de rotor définie comme seuil de régulation; la réduction du rappel de l'aile entraînera une diminution progressive du couple moteur du rotor laquelle provoquera le plafonnement de son régime. La réduction progressive du couple de rappel de l'aile sera obtenue en interposant entre le CONTREPOIDS (26i et la BIELLE COULISSANTE (18) un RESSORT REGULATEUR (25) d'une force telle qu'en régime normal, il reste FERME, et qu'en régime "dépassé", il soit DEPLOYE. Contrepoids et Bielle se déplacent parallèlement en sens inverse l'un de l'autre; la Bielle sera équipée d'une BUTEE (28) de taille suffisante pour intercepter le Contrepoids (26) dans sa course. Cette butée sera placée pour rester hors d'atteinte du Contrepoids en Régime Normal, ressort fermé, et pour se mettre en appui sur le contrepoids en régime "dépassé" ressort déployé. En régime"dépassé", le contrepoids en appui sur la butée de bielle exercera sur celle-ci une poussée antagoniste à sa force de traction, et en déduction de cette dernière. Cette poussée du Contrepoids sur la Bielle étant d'autant plus forte que le régime sera plus élevé et la force centrifuge plus puissante, la traction de la bielle diminuera progressivement en fonction inverse du régime, une fois franchie la vitesse seuil de régulation. La perte progressive de couple moteur amènera la vitesse à se stabiliser à un régime plafond. Un tel dispositif opérant par effacement progressif de la voilure aura comme avantage une réduction proportionnelle de la traînée aérodynamique du rotor, à l'inverse du procédé classique de régulation par décrochage aérodynamique qui tend au contraire à augmenter fortement la traînée. COMMANDE MANUELLE ET AUTOMATIQUE PLANCHE 11. Ainsi qu'il a été vu plus haut sur la planche 7, la contribution de la force anémométrique devient marginale aux - vitesses relatives élevées par rapport à celle de la force centrifuge. Elle pourrait être interrompue à plein régime sans provoquer l'arrêt du rotor. Par grand vent, la force de rappel du contrepoids seul serait suffisante pour mettre le rotor en accélération dangereuse. Pour d'évidentes raisons de sécurité et de sauvegarde de la machine, il est souhaitable de pouvoir commander l'arrêt instantané du rotor, manuellement ou automatiquement, par un moyen moins brutal que le freinage au moyeu. La présente invention propose d'asservir l'action du CONTREPOIDS (26) à celle du CIRCUIT ANEMOMETRIQUE, au moyen d'un VERIN TENDEUR TELESCOPIQUE (34); le circuit anémométrique devient ainsi l'unique commande du système de rappel, sa coupure provoquant l'arrêt instantané du rotor. Le CONTREPOIDS (26) coulissera dans un guidage orienté radiale ment (27). La traction exercée sur sa masse par la force centrifuge s'appliquera au mécanisme d'entraînement de l'aile par une transmission flexible ou rigide et comportant entre autres: - un VERIN TELESCOPIQUE (34), commandé en TRACTION par le circuit anémométrique. Ce vérin, de forte section, pourra être utilisé en MOUFLAGE (21), ou en LIGNE à un point quelconque de la transmission du CONTREPOIDS (26). - une BUTEE (28) limitant le contrepoids dans sa course radiale, et solidaire, soit de la structure du rotor (2), soit de la bielle coulissante (18), laquelle se met elle-même en butée au delà d'une course limite. La butée (28) sera positionnée pour rester hors d'atteinte du contrepoids (26) tant que le VERIN TENDEUR TELESCOPIQUE (34), en charge, sera en position RENTREE ; elle sera positionnée pour se mettre en appui sur le contrepoids (26) quand le VERIN TENDEUR TELESCOPIQUE (34), en décharge, sera en position DEPLOYEE. Ainsi, une fois le circuit anémométrique en décharge, et le vérin tendeur télescopique déployé, le contrepoids, en butée, ne transmet plus aucune traction, quelle que soit la force centrifuge. Réciproquement, quand le circuit est mis en charge, le vérin tendeur télescopique en position rentrée rappelle le contrepoids, qui transmet à la bielle coulissante une traction proportionnelle à la force centrifuge. Rotor arrêté, c'est le vérin anémométrique qui transmet à la bielle coulissante la force de rappel assurant le démarrage du rotor. Ainsi, le circuit anémométrique devient la commande générale et unique de l'arrêt et de la mise en route du rotor. 1l pourra être actionné par plusieurs dispositifs opérant indépendamment l'un de l'autre: (1) TELECOMMANDE MANUELLE par vanne commandant la mise en décharge du circuit (2) REGULATEUR CENTRIFUGE type WATT, commandant la mise en décharge du circuit quand le régime plafond du rotor est dépassé. C'est une protection' contre une éventuelle défaillance de la transmission ou de la charge. (3) REGULATEUR ANEMOMETRIQUE, commandant la mise en décharge quand le vent dépasse une vitesse limite. Dans la logique de ce système, toute fuite ou défaillance du circuit ne peut se traduire que par l'arrêt du rotor; ce système de contrôle et de commande intégré permet de garantir un niveau très élevé de protection du rotor. MODE DE REALISATION PREFERE POUR UNE PETITE MACHINE 2 DE 20 m Description : Illustrée Planche 10, cette petite machine simplifiée est destinée au pompage de l'eau ; sa commande est à RESSORT et CONTREPOIDS. Le rotor se compose d'un arbre vertical (1), porteur de deux bras (2), formant support, chacun, d'une aile (3;, mise en rotation sur un pivot (4) dans un palier vertical (5). Calée sur le pivot.(4? > la manivelle (6) comporte un maneton (7), entraîné tangentiellement par deux chaînes antagonistes (8) et (9), dont seule est visible la (8). Après renvoi sur deux galets verticaux (10) et (11), dont seul (10) est visible, ces chaîne se rattachent à la bielle (18) coulissant dans ses douilles guide (19). Fixée sur la bielle(18), la chaîne (20) la relie, après renvoi à 90 sur le mouflage (21), au ressort anémométrique (22), mis sous tension par ancrage sur le crochet (23). Parallèlement à la chaîne (20), la chaîne de contrepoids (24) relie la bielle, après renvoi à 1800 sur le mouflage (21), au ressort régulateur (25), lui-même rattaché au contrepoids (26), coulissant radialement dans son guide (27). Une butée (28) est fixée sur la bielle (18), de façon à rester hors d'atteinte du contrepoids (24) aussi longtemps que le ressort régulateur (25) reste fermé. Fonctionnement: La mise sous tension du ressort anémoniétrique (22) par accrochage manuel sur son ancrage (23), provoque la mise en rappel de l'aile (3), par l'entremise du mouvement bielle manivelle double effet illustré Planche 8. Le rotor une fois démarré sous la poussée du vent, la force centrifuge s'exerçant sur le contrepoids (26) est transmise par la chaîne (24), en renvoi à 180' sur le mouflage (21), et vient se joindre sur la bielle (18) à la traction exercée par le ressort anémométrique, par l'intermédiaire de la chaîne (20). La traction exercée par le contrepoids augmente au carré du régime de rotation du rotor.La force de traction du ressort régulateur (25) est définie en fonction du régime considéré comme seuil de régulation si ce régime est dépassé, le ressort se met en extension et laisse le contrepoids (26) se mettre en appui sur la bielle (18) par l'entremise de la butée (28); la force centrifuge exercée par le contrepoids se divise alors en deux, une partie, constante en valeur, s'exerce sur le ressort (25) en extension, lequel transmet son effort en TRACTION sur la bielle coulissante (18), l'autre, s'exerce directement sur la bielle (18) par l'entremise de la butée (28), mais en POUSSEE, en sens inverse de la première ; cette deuxième part de la poussée de contrepoids augmente très rapidement avec le régime du rotor, et vient en déduction de la première. Ainsi, plus le régime dépasse le seuil de régulation, plus diminuent simultanément le rappel de l'aile et le couple du rotor, ce qui confère à ce dispositif une action progressive et auto équilibrée. L'arrêt est obtenu par freinage manuel. La mise en drapeau par simple décrochage du ressoitanémométrique. MODE DE REALISATION PREFERE POUR UNE MACHINE MOYES NL DL 130 m. Description: Illustrée Planche 11, cette machine de 130 m2 est destinée au chauffage de l'eau par entraînement d'un frein hydrodynamique, type FROUIEZ lequel, par la progression quadratique de son couple, constitue à la fois un récepteur et un régulateur de régime. Cette machine fonctionne donc à vitesse relative wR3V constante, c'est à dire à un régime variable, proportionnel à la vitesse du Vent. Son circuit de commande et de régulation est actionné par dépression, obtenue directement par une trompe VENTURI à 4 étages, située en hauteur, au dessus de l'arbre du rotor. Le rotor se compose'ssun arbre vertical (i), porteur de deux bras (2), formant support, chacun,, d'une aile (3), mise en rotation sur un pivot (4) dans un palier vertical (5). Calée sur le pivote la manivelle (6) comporte un maneton (7), entraîné tangentiellement par deux chaînes antagonistes (8) et (9), dont seule est visible la (81 Après renvoi sur deux galets verticaux (10) et (11), dont seul (10) est visible, ces chaînesse rattachent à la bielle (18) coulissant dans ses douilles guide (19). A l'autre extrémité de la bielle coulissante (18), se trouve fixé le piston (29) qui travaille en aspiration dans le vérin anémométrique (30).Fixée latéralement sur la bielle coulissante (18), la chaîne de contrepoids (24), après renvoi à 180 sur le mouflage (21), la relie au ressort régulateur (25), lui-même rattaché au contrepoids (26), coulissant dans son guide radial (27). Une butée (23) est fixée à la bielle (18), de façon à rester hors d'atteinte du contrepoids (26) aussi longtemps que reste fermé le ressort régulateur (25).Le mouflage 21 est fixé en bout de la bielle (31), coulissant radialement dans sa douille guide (32); la bielle coulissante (31), comporte à son autre extrémité le piston (33), lequel travaille en aspiration dans le vérin tendeur télescopique 1343. Les vérins 30 et 34 reçoivent leur air déprimé du robinet régulateur centrifuge (35), lequel comporte un tiroir (36) manoeuvré par la biellette (37), entraînée par le contrepoids pendulaire (38).Le robinet régulateur (353 est alimenté en air déprimé par la conduite (39), laquelle réunit la trompe VENTURI orientable (40), située en hauteur, au dessus de l'arbre de rotor (1), et la vanne de décharge à action manuelle (42), après franchissement du joint tournant (41). Fonctionnement: La fermeture de la vanne de décharge (42) entraîne, sous l'action du vent dans la trompe VENTURI (40), la mise en dépression du circuit (39), et des vérins (30) et (34). Sous l'aspiration, le piston (33) va se mettre en fin de course dans son vérin (34); par l'entremise du mouflage (21) fixé en bout de la bielle (31), il rappelle en arrière la chaîne de contrepoids (24) et le contrepoids (26) se dégage de sa butée(28), et devient libre de coulisser dans son guide radial (27). La bielle (18), de commande de l'aile, est mise en traction directement par son piston (29), en aspiration dans le vérin anémométrique (30). La mise en rappel tangentiel de l'aile est obtenue par le mouvement bielle manivelle à double effet illustré planche 8.Le fonctionnement est identique à celui de la machine à ressort, à la différence que la dépression du vérin anémométrique étant toujours proportionnelle à la vitesse du vent ambiant, le rappel est optimalisé à toutes les vitesses de vent, ce qui améliore le rendement énergétique. La régulation centrifuge de la puissance en fonction du régime travaille de façon identique sur les deux machines. La mise en drapeau à la marche est obtenue par mise en décharge du circuit (39), quels que puissent être le régime et la force centrifuge; la suppression de l'aspiration dans le vérin (34) libère le piston (33), sa bielle (31) et le mouflage (21), leur retenue étant supprimée, le contrepoids (26), sous l'effet de la force centrifuge, coulisse jusqu'à sa butée (28), par laquelle il pousse la bielle (18) en fin de course. La disparition totale de rappel de l'aile provoque la mise à l'arrêt rapide du rotor, avec un minimum de torsion sur sa structure. Cette mise en drapeau peut être commandée manuellement par l'ouverture de la vanne de décharge (42); elle peut être déclenchée automatiquement par l'ouverture du robinet régulateur centrifuge (35). A régime "dépassé", son tiroir (36) sera, par l'intermédiaire de la biellette (37), entraîné par le contrepoids pendulaire (38), ce qui provoquera la mise en décharge de toute la portion aval du circuit, et la mise des ailes en drapeau. Dès le retour au régime normal, la dépression se rétablissant, les ailes se remettront en rappel, rétablissant le couple moteur du rotor, un peu à la façon d'un régulateur de WATT. MODE DE REALISATION PREFERE POUR UN AEROGENERATEUR DE 500 m2 ET PLUS. Description: Illustrée Planche 12, cette machine de grande dimension est destinée à la production d'électricité par entraînement d'un alternateur à régime fixe formant régulateur. La commande des ailes (3) s'effectue sans contrepoids par un unique vérin pneumatique (44), dont la pression est pilotée par l'intégration des deux signaux fondamentaux, l'anémométrique et le centrifuge. Le signal (48) anémométrique sera la micro pression fournie par un anémomètre PITOT situé en hauteur, au dessous de l'arbre du rotor (1). Le signal centrifuge sera fourni par la pression exercée, sous l'effet de la force centrifuge, par un contrepoids à action pendulaire orientée vers le centre du rotor situé à l'intérieur du régulateur pneumatique (46).Les deux signaux actionneront conjointement le régulateur pneumatique (46), pour fournir au circuit de commande (45) une pression modulée intégrée. Le rotor se compose d'un arbre vertical (1) porteur de deux bras (2) formant, chacun, support d'une aile (3), mise en rotation sur un pivot (4) dans un palier vertical (5). L'aile (3) entraîne le pignon de commandé (12) lequel entraîne chaîne la roue dentée (14), d'un diamètre double. La roue dentée'(14) est est porteuse des deux galets verticaux (15) et (16) opposés diamétralement ; la roue dentée (14) est calée par rapport à son pignon (12) pour que les galets (15) et (16) se trouvent en alignement tangentiel lorsque l'aile se trouve en calage tangentiel stable, bord d'attaque face au sens de rotation.Inversement, les galets (15) et (16) se trouveront en alignement radial lorsque l'aile (3) se trouve en position tangentielle instable, bord de fuite en avant.Les galets (15) et (16) reçoivent la traction de la bielle coulissante (18) par l'intermédiaire d'un butoir tangentiel vertical (17)' "râteau de croupier" ainsi que l'illustre la planche 9. A l'autre extrémité de la bielle coulissante (18), se trouve fixé le piston (43) travaillant en contre pression dans son vérin (44), alimenté en air comprimé modulé par la conduite (45) le reliant au régulateur de pression (46). Ce dernier reçoit par la conduite (47) la micro pression fournie par l'anémomètre PITO e l'air comprimé d'alimentation par la conduite (50). Le régulateur de pression (46) incorpore dans son boîtier un contrepoids pendulaire, non figuré, dont l'action s'additionne à la micro pression du PITOT pour fournir un signal intégré pilotant la modulation de la pression. L'air comprimé d'alimentation arrive, après franchissement du joint tournant (49), de la vanne de décharge (51) formant commande manuelle, laquelle le reçoit du détendeur (52), lui-même alimenté par le réservoir (53) approvisionné en air comprimé par le compresseur (54) entraîné par sa poulie (55), sous l'action de la courroie (56) elle-même entraînée par la poulie de rotor (57). Pour alléger l'illustration, on a omis de représenter le robinet régulateur centrifuge (35) figurant sur la planche 11 ; et ce malgré qu'il puisse apporter à une telle machine une marge de sécurité supplémentaire pour un coût modique. FonctionDrnent N La mise en rappel de l'aile est assurée de Taçon très simple par l'action du vérin à contre pression (44) sur un mécanisme à DOUBLE CAME en appui sur POUSSOIR décrit planche 9. la mise en drapeau de l'aile est obtenue par mise en décharge de saconduite d'alimentation (45), laquelle sera obtenue par mise en décharge de la conduite (50) d'alimentation d'air comprimé au régulateur (46), au moyen de la vanne (51) de décharge, à trois voies, à action manuelle. Les sujétions mécaniques imposées par la production d'air comprimé tendent à réserver ce mode d'exécution à des machines de grandes dimensions. On observera néanmoins que l'air. comprimé travaillant comme un ressort à force ajustable, comme dans une suspension de poids lourd, la consommation ne se produira que par les mises en décharge exigées par la modulation de pression. Cette consommation sera modique, tout particulièrement dans le cas d'aérogénérateur à régime fixe dont les modulations de pression resteront de faible amplitude. Tout comme les deux précédentes, cette exécution se signale parsa simplicité et son absence d'organes sophistiqués. Comme iI a été mentionné plus haut, elle pourrait être complétée par un régulateur centrifuge et un régulateur anémométrique tous deux décrits plus haut. Utilisée en appoint à l'industrie, laquelle implique la disponibilité d'air comprimé, elle pourrait être allégée du circuit de production d'air comprimé, ce qui représenterait une simplification substantielle. AMELIORATIONS APPORTEES PAR L'INVENTION La commande passive de variation de pas décrite plus haut constitue un système simple et homogène assurant à la fois le démarrage automatique, la commande,, la régulation et la sécurité du rotor. Son fonctionnement associe un COUPLE ELEVEau DEMARRAGE et aux BASSES VITESSES, avec un BON RENDEMENT aux VITESSES ELEVEES, où il est similaire à celui des DARRIEUS, à calage fixe. Il assure le démarrage automatique même aux rotors à deux ailes seulement; cette structure simplifiée permet de créer des rotors à la fois moins coûteux et plus performants, parce que, toutes choses égales, ils opèrent à des lifnolds plus élevés, donc plus favorables. Com e on l'a rJ,t plus haut, I'inventinn supprime le DéCROCHAGE Darreus à calage fixe. vautre qu'll s'accompagne d'un bruit de souffle, origine du "halètement" parfois reproché aux Darrieus, le DECROCHAGE AEROD.YNAMlQUE est souvent précédé d'une HYPER-PORTANCE dite DYNAMIQUE, hystérésis de la portance normale qui produit une forte pointe de poussée aérodynamique. Découverte en cours d'expérimentation sur les grandes turbines Darrieus, l'hyper-portance dynamique est d'autant plus prononcée que la turbine est grande et la vitesse élevée. Par très grands vents, elle produit une surcharge pulsatoire du rotor et des structures fixes qui peut devenir très importante ; elle se trouve éliminée dans le cadre de l'invention. Le RESSORT REGULATEUR opérant par effacement de la voilure assure le plafonnement de la puissance en produisant une TRAITEZ sensiblement plus faible que la mise en décrochage pratiquée sur les Darrieus à calage fixe ; on n'y met pas à contribution le multiplicateur de vitesse ou l'élément récepteur. En cas de rafale brutale, le ressort régulateur jouera le rôle de limiteur d'effort, à la façon d'une suspension. Le système de contdBle, avec sa vanne de télécommande manuelle, et ses régulateurs assure le ralentissement et l'arrêt du rotor par MISE EN DRAPEAU A LA MARCHE, qui impose au rotor des contraintes mécaniques beaucoup plus faibles que le FREINAGE AU MOYEU Toute défaillance, toute fuite du circuit de servo commande entraîne la mise en drapeau du rotor. A l'arrêt, ie rotor en drapeau offre au vent la résistanee minimum ; même sans freinage, il est totalement à l'abri des démarrages spontanés. Le CIRCUIT DE COMMANDE comporte un minimum d'organes en mouvement et de points de lubrification. Sa logique très simple, met sa maintenance et sa réparation à portée de simples mécaniciens. Conciliant simplicité et efficacité aérodynamique, l'invention doit permettre de construire des turbines éoliennes totalement autonomes de diverses dimensions. Ces machines seraient particulièrement adaptées pour ltentraînement direct de pompes à eau, compresseurs, machines frigorifiques, freins de chauffage type FROUDE, pompes à chaleur, et même génératrices de courant. L'amélioration fondamentale du fonctionnement aérodynamique, entraîne une substantielle réduction des efforts i-mposés au rotor, sa transmission et sa structure fixe. La diminution du niveau de fatigue qui s'ensuit autorise un allègement général des sections et des coûts dépassant de beaucoup les coûts propres au système de commande des ailes. REVENDICATIONS i. Procédé de variation d'incidence, à amplitude dégressive et fonctionnement intermittent, améliorant le fonctionnement des éoliennes verticales à portance, et caractérisé par le fait que les ailes, pivotant autour d'un axe vertical situé DEVANT leur centre de poussée, et équilibrées autour de cet axe par un lestage approprié, se trouvent en permanence rappelées à une position tangentielle, bord d'attaque face au sens de rotation, au moyen d'un dispositif de commande passive de leur incidence, leur fournissant un couple de rappel à double effet, correspondant à la somme de deux moments aérodynamiques:: CNa' 1/2 p S (wR)2) correspondant au moment aérodynamique exercé sur l'aile de surface S, par le vent relatif wR créé par la rotation à une vitesse angulaire w, à un rayon de giration R, à un angle d'attaque a' = a max - e CNa' 1/2 p S (V)2 correspondant au moment aérodynamique exercé sur l'aile de surface S, par le Vent Ambiant V, à un angle d'attaque a' = a max - e 2.Dispositif de commande passive de l'incidence des ailes1 selon le procédé revendiqué en (1) et caractérisé par le fait que la proportion du couple de rappel à double effet à la tangente, correspondant au moment aérodynamique exercé sur l'aile par le vent relatif wR créé par la rotation de l'aile, à un angle d'attaque a' = a max - e, soit : CNa' 1/2 p S (wR)2, est obtenue par l'action de la force centrifuge produite par la rotation à vitesse wR, sur un contrepoids à guidage radial de masse appropriée; la traction exercée par le contrepoids varie en fonction du carré de la vitesse tangentielle, soit (wR). 3. Dispositif de commande passive de l'incidence des ailes, selon le procédé revendiqué en (1) et caractérisé par le fait que la proportion du couple de rappel à double effet à la tangente, correspondant au moment aérodynamique exercé sur l'aile par le Vent Ambiant V, à un angle d'attaque a' = a max - e, soit CNa' 1/2 p S (V)2, est obtenue par l'action d'un ressort dit ANEMOMETRIQUE dont la force est équivalente au moment aérodynamique exercé sur l'aile à un angle d'attaque a' = a max - e, par le Vent Ambiant V à sa vitesse la plus fréquente. 4. Dispositif de commande passive de l'incidence des ailes, selon le procédé revendiqué en (1) et caractérisé par le fait que la proportion du couple de rappel à double effet à la tangente, correspondant au moment aérodynamique exercé sur l'aile par le Vent Ambiant V, à un angle d'attaque a' = a max - e, soit CNa' 1/2 p S (V)2, est obtenue par l'action d'un VERIN dit ANEMOMETRIQUE, dont le circuit de commande est piloté par un dispositif anEmométrique fournissant un signal proportionnel au carré de la vitesse du Vent Ambiant, soit V2. 5. Dispositif de pilotage anémométrique, complémentaire à la revendication (4), et caractérisé par l'emploi d'un anémomètre à TROMPE VENTURI à étages multiples, fournissant une DEPRESSION D'AIR proportion nelle au carré de la vitesse du Vent Ambiant V, d'une force suffisante pour actionner un VERIN ANEMOMETRIQUE de section appropriée, directement sans concours d'énergie auxiliaire. 6. Dispositif de pilotage anémométrique, complémentaire à la revendication (4?, et caractérisé par l'emploi d'un anémomètre à TUBE DE PITOT, fournissant une MICRO PRESSION D'AIR proportionnelle au carré de la vitesse du Vent Ambiant V2, et pilotant le circuit de commande du VERIN ANEMOMETRIQUE, par l'intermédiaire d'un RELAIS PNEUMATIQUE, par exemple à BUSE-PALETTE, modulant directement la pression du circuit de comman de, sans le concours de l'électricité. 7. Dispositif de pilotage anémométrique, complémentaire à la revendication (4), et caractérisé par l'emploi d'un anémomètre à JAUGL de CONTRAINTE, par exemple à VORTEX, ou encore du type BEST ROMANI, ou E.R.A., fournissant un MICRO COURANT proportionnel au carré de la vitesse du Vent Ambiant V2, et pilotant le circuit de commande du VERIN ANEMOMETRI- QUE, par l'intermédiaire d'un CIRCUIT RELAIS électronique à ACTION PROPORTIONNELLE, modulant une pression de fluide ou une tension électrique. 8. Dispositif de pilotage anémométrique, complémentaire à la revendication (4), et caractérisé par l'emploi d'un anémomètre classique, à COUPELLES ou à HELICE, fournissant un MICRO COURANT proportionnel à la simple vitesse du Vent Ambiant V, lequel signal, après élévation au carré par passage dans une unité de calcul quadratique électronique, pilote le circuit de commande du VERIN ANEMOMETRIQUE, par l'intermédiaire d'un CIRCUIT RELAIS électronique à ACTION PROPORTIONNELLE, modulant une pression de fluide ou une tension électrique. 9. Dispositif de commande passive de l'incidence des ailes, selon le procédé revendiqué en (1) (2) (4) (6) (7) (8) et caractérisé par le fait que le couple de rappel à double effet à la tangente est obtenu pour chaque aile par l'action d'un VERIN de COMMANDE, UNIQUE, dont le circuit de servo commande est piloté par un signal résultant de l'intégration de deux signaux, I'un, dit anémométrique,proportionnel au carré de la vitesse du vent ambiant, le second, dit centrifuge, proportionnel au carré de la vitesse périphérique du rotor. Le premier pourra être fourni par l'un des dispositifs anémométriques énumérés cidessus, le second pourra être fourni par mesure de la poussée centrifuge d'une masselotte sur un capteur de pression, ou par élévation au carry d'une simple mesure tachymétrique prise sur le rotor.S'ils sont pneumatiques, ces deux signaux pourront être intégrés au niveau du relais pneumatique à BUSE PALETTE servant d'amplificateur de pression; s'ils sont électroniques, ils pourront être intégrés par un MICROPROCESSLUR à programmation appropriée. Cette solution implique l'emploi d'une énergie auxiliaire pour actionner la servo commande, par exemple une pression pneumatique nu hydraulique. 10. Procédé d'entraînement des ailes, complémentaire du procédé de variation d'incidence revendiqué en (1), et caractérisé par le fait que la sollicitation linéaire fournie par les actions conjuguées CENTRIFUGE et ANEMOMETRIQUE, se trouve convertie en un couple de rappel à double effet de l'aile vers une position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, au moyen d'un mécanisme répondant aux impératifs suivants - de 0 à 350 environ de décalage de part et d'autre de la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, LE COUPLE DE RAPPEL RESTERA SUBSTANTIELLEMENT MAXIMUM ET CONSTANT. - à partir de 350 environ de décalage de part et d'autre de la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, LE COUPLE DE RAPPEL DIMINUERA PROGRESSIVEMENT POUR S'ANNULER TOTALEMENT AVEC UN RECALAGE DE 180'. Dans cette position, bord de fuite face au sens de rotation, I'aile se trouvera en isntabilité, toute sollicitation de part ou d'autre la ramènera à la position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation. - au passage de l'aile aux POINTS MORTS du cycle de rotation, lors des inversions de sens de la poussée aérodynamique exercée sur l'aile, en position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, LE COUPLE DE RAPPEL S'INVERSERA INSTANTANEMENT SANS ANGLE MORT NI TRANSI TION. 11. Dispositif d'entraînement des ailes selon les revendications (1) et (10) et caractérisé par l'emploi d'un mécanisme BIELLE MANIVELLE à DOUBLE EFFET. L'aile (3) en rotation sur son pivot (4) entraîne une manivelle (6) laquelle, lorsque l'aile (3) se trouve en position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, est calée en position radiale, orientée vers l'axe du rotor (1). La manivelle (6) porte un maneton (7) sollicité tangentiellement et en sens inverse par deux chaînes (8) (9) identiques et antagonistes, lesquelles, après renvoi sur deux galets (10) (11) identiques et opposés symétriquement, sont rattachées à une bielle coulissante à guidage radial (18) transmettant la sollicitation linéaire fournie par les actions conjuquées centrifuge et anémométrique. Planche 8. 12. Dispositif d'entraînement des .iiles selon les revendications '1) et (10) et caractérisé par l'emploi d'un mécanisme à DOUBLE CAME en appui sur BUTOIR. L'aile (3), en rotation sur son pivot (4), entraîne un pignon de commande (12), lequel entraîne une roue dentée (14! d'un diamètre DOUBLE, soit par une chaîne (13), soit par engrènement direct, indifféremment. a roue dentée (14) est porteuse de deux galets verticaux (15) (16), opposés diarnétralemént/l'un par rapport à l'autre.Le calage de la roue dentée (14) par rapport à son pignon de commande (12) est tel que lorsque l'aile se trouve en position tangentielle stable, bord d'attaque face au sens de rotation, les galets (15) (16) se trouvent en alignement tangentiel ; dans cette position, ils reçoivent la traction d'un butoir (17) vertical fixé transversalement sur une bielle coulissante à guidage radial (18) laquelle transmet la sollicitation linéaire fournie par les actions conjuguées centrifugeet anémométriq ue. Planche 9. 13. Dispositif de régulation automatique du régime du rotor d'éolienne selon les procédés revendiqués en (1) et (10) et caractérisé par le fait que, par la mise en oeuvre d'un RESSORT REGULATEUR, la force centrifuge du CONTRE POIDS est utilisée pour réduire graduellement le couple moteur du -rotor. Ce dispositif comporte un ressort régulateur (25) interposé directement, ou par mouflage, entre le contrepoids (26) et la bielle coulissante à guidage radial (18) du mécanisme d'entraînement des ailes. Ce ressort régulateur (25) sera d'une force telle qu'en régime normal, il sera rentré, et quten régime "dépassé", il sera déployé.La bielle coulissante à guidage radial (18) du mécanisme de commande des ailes est équipée d'une butée (28) capable bintercepter le contrepoids (26) dans sa course parallèle ; cette butée (28) sera positionnée sur la bielle coulissante (18) de façon à se trouver hors d'atteinte du contrepoids (26) en régime normal, ressort (25) rentré, mais pour se trouver en appui sur le contrepoids (26) en régime "dépassé", ressort (25) déployé.En régime "dépassé", la bielle (18) reçoit du contrepoids (26) une poussée inverse à sa propre traction et qui s'exerce en déduction de cette dernière; ainsi plus le régime s'éloigne de la vitesse seuil de régulation, déclenchant le déploiement du ressort régulateur (25), plus diminue la traction de la bielle coulissante (18), et par voie de conséquence plus diminuent le couple de rappel de l'aile (3) et le couple moteur du rotor (1). Planches 10 et 11. 14. Dispositif de mise en drapeau déclenchée à I marche par mise en butée des contrepoids selon la revendication (2) et caractérisé par l'asservisse ment de l'action des contrepoids à celle du circuit anémométrique. Ce dispositif comportera un VERIN TENDEUR TELESCOPIQUE (34), interposé entre le contrepoids (26) et la bielle coulissante à guidage radial (18), soit directement, :I.nit par mouflage (21). Ce vérin, de section adéquate, sera alimenté par le circuit anérnométrique pour se trouver rentré quand le circuit sera en charge, déployé quand le circuit sera en décharge.Une BUTEE (28) limitera le contrepoids (26) dans sa course radiale ; elle pourra être fixée sur la bielle coulissante à guidage radial (18), ou sur le bras porteur de l'aile (2). La butée (28) sera positionnée pour être hors d'atteinte du contrepoids (26) avec le vérin tendeur télescopique (34) en position rentrée, mais pour être en appui sur le contrepoids (26), avec le vérin tendeur télescopique (34) en position déployée. Ainsi7 la mise en décharge du circuit anémométrique entraînera le déploiement du vérin tendeur télescopique, la mise en appui du contrepoids (26) sur sa butée (28), et l'annulation de son action sur la bielle coulissante (18) actionnée par le mécanisme d'entraînement des ailes. 15. Dispositif de télécommande manuelle du rotor dérivé du dispositif revendiqué en (14) et caractérisé par l'emploi d'une vanne de décharge (42) située sur le circuit de commande ; celui-ci comportera une branche aboutissant à l'extérieur après franchissement d'un joint TOURNANT (41); Située indifféremment en ligne ou en dérivation, sous pression d'alimentation ou sous pression modulée de commande, cette branche comportera une vanne de décharge permettant la mise en charge ou en décharge de la portion de circuit pénétrant dans le rotor. La mise en charge entraînera la mise en rappel des ailes et le démarrage du rotor si le vent est suffisant. La mise en décharge entraînera la mise en drapeau des ailes, et l'arrêt instantané du rotor, sans sollicitation en torsion de sa structure. 16. Dispositif de plafonnement de la vitesse du rotor dérivé du dispositif revendiqué en (9) et (14) et caractérisé par l'emploi d'une vanne de décharge à action centrifuge. Le circuit de commande du rotor comportera une vanne de décharge actionnée par un contrepoids pendulaire (35) (38) et travaillant à la manière d'un régulateur de WATT. Chaque fois que sera atteinte la vitesse limite entraînant le soulèvement du contrepoids pendulaire, le circuit de commande des ailes sera mis en décharge, ce qui provoquera leur mise en drapeau. Quand la vitesse sera redescendue au dessous de la vitesse limite, la remise en charge du circuit rétablira le rappel des ailes et le couple moteur du rotor. 17. Dispositif de mise en drapeau des ailes par vents violents dérivé du dispositif revendiqué en (9) et (14) et caractérisé par la mise en décharge du cir cuit de commande du rotor chaque fois que le signal anémométrique dépassera une valeur infinie comme seuil de régulation. Pour les systèmes andlnometriques à signal pneumatique, TROMPE VENTURI, TUBE DE PITOT, la mise en décharge générale sera obtenue au moyen d'une petite vanne à trois voies servo commandée par le signal pneumatique lui-même. Pour les systèmes anémométriques à signal électronique, à JAUGE de CONTRAINTE, à COUPEL LES, la mise en décharge générale sera obtenue par disjonction du CIRCUIT RELAIS à ACTION PROPORTIONNELLE, chaque fois que la tension ou la fréquence dudit signal dépassera le niveau de sécurité. S Y M B O L E S E T F O R M U L E S U T I L I S E S CN sans dimension Coefficient de la poussée Normale au Profil CR sans dimension Coefficient -de la poussée Totale sur le Profil CT sans dimension Coefficient de la poussée Tangentielle ; axiale au Profil, produit le couple moteur du rotor R mètres Rayon de rotation de l'aile S mètres carrés Surface portante de l'aile V mètres/seconde Vitesse du Vent Ambiant Vr mètres/seconde Vitesse du Vent Résultant s'exerçant sur l'aile Caractères Grecs a alpha Degrés Angle d'attaque de Vr sur l'aile a max Degrés Angle d'attaque produisant sur l'aile le CT et le Couple moteur maximum a Degrés Angle d'attaque égal à a max-e 8 béta Degrés Incidence à la Tangente du rotor du Vent Résultant e épsilon Degrés Angle de faible valeur, défini expérimentalement H Lhéta Degrés Position angulaire de l'aile par rapport au Vent Ambiant p rÔ sans dimension Coefficient aérodynamique incorporant la Masse Spécifique de l'Air et la Pesanteur w oméga Radian/seconde Vitesse de rotation du rotor, Régime du rotor wR mètres/seconde Vitesse tangentielle de l'aile wR/V sans dimension Vitesse relative de l'aile par rapport au Vent V Formules a=B, pour des ailes à calage tangentiel p uF 1/8è au niveau de la mer, à pression Barométrique normale pour 9 = 00, Vr = wR+V pour 8 = 900, pour H = 1800 Vr = wR - V pour S = 270 ,