Brevet FR2752443A1 — publié le 19980220

L'invention est relative à des perfectionnememts aux aérogénérateurs birotors destinés à rendre leur fabrication plus économique et leur exploitation plus sûre . L'agencement ,objet de l'invention ,dérive directement de celui décrit dans la demande de brevet Français n" 9510132 Des essais en soufflerie ,réalisés antérieurement par E.D.F. ont mis en évidence un gain de rendement de l'ordre de 10% d'un birotor composé de deux rotors contrarotatifs dans le même plan et rapprochés tangentiellement ,par rapport à deux rotors isolés A ce jour ,il n'a pas été possible d'exploiter cet avantage car en pratique ,le plan de rotation des deux rotors se trouve en avant ou en arrière de la structure porteuse et de l'axe de pivotement. De ce fait, il n'est pas possible de modifier facilement l'attitude par rapport à la direction du vent ,par exemple pour faire pivoter le plan de rotation des deux rotors en position neutre dans le lit du vent Dans la demande de brevet antérieure on a décrit un birotor à symétrie axiale équilibré et donc pilotable .Ce birotor est caractérisé en ce que les deux rotors sont fixés de part et d'autre d'une structure pivotante en V dans deux plans paralelles . Ce montage permet notamment l'assemblage de grands rotors mais ne donne pas de gain de rendement qui ne peut être obtenu que si les deux rotors tournent dans le même plan Il est géométriquement possible d'assembler deux rotors dans le plan passant exactement par l'axe de pivotement à condition de couder le support et d'équilibrer celui ci par un contrepoids Selon l'invention , il s'avère beaucoup plus simple de décaler les deux flèches d'un support en V afin de localiser le plan de rotation commun des deux rotors entre les plans de ces flèches et donc exactement sur l'axe de pivotement L'invention s'applique à des aérogénérateurs birotors dont les deux ensembles rotor-nacelle ont une masse pouvant être supportée par deux flèches composée chacune d'un seul tube d'acier de gros diamètre Selon une autre caractéristique de l'invention les deux rotors sont disposés alternativement l'un au-vent d'une fleche du support en V ,l'autre sous-le-vent de l'autre flèche. Cette configuration caractéristique est obtenue en articulant les pieds des fleches au deux angles opposés de l'embase carrée qui pivote autour du fût fixe et repose sur une couronne de galets Selon une autre caractéristique de l'invention les deux fleches de section sensiblement constante sont contreventées par une traverse horizontale intermediaire qui pivote au sommet du fût et par des contrefiches obliques qui les réunit aux deux autres angles de l'embase carrée Bien entendu ,comme dans la description antérieure les deux fleches articulées sur l'embase peuvent être levées ou abaissées pour les opérations de maintenance L'invention est applicable a tous les types de rotors et de dispositifs electro-mécaniques associés Selon une caractéristique de l'invention ,dans le cas de l'association de deux rotors à pas variable Le pilotage par rapport å la direction du vent s'opère en faisant varier le pas d'un des rotors par rapport à l'autre , par exemple en mettant l'un des rotors en drapeau on obtient le pivotement de l'ensemble dans le lit du vent Selon une autre caractéristique de l'invention on peut associer un rotor à pas fixe et un rotor à pas variable .Dans ce cas ,le pilotage s'effectue par modification du pas du rotor a pas variable Selon une autre caractéristique de l'invention on peut associer deux rotors à pas entièrement fixe .Dans ce cas le pilotage est obtenu par la commande d'un volet aérofrein formant dérive articulé le long d'une des flèches et actionné par un verin fixe sur la traverse On peut egalement créer une dyssimetrie aérodynamique par le gonflement d'une enveloppe pneumatique fixée le long d'une des flèches On notera qu'il est possible de faire se placer dans le lit du vent un birotor dote de rotors bipales à pas fixe dotés de freins en immobilisant. un rotor en position verticale et l'autre en position horizontale ,les pales etendues de ce dernier formant derive . Au points de vue structural et économique ,un birotor ne peut être avantageux de façon significative par rapport à deux monorotors que si le coût du support commun est minimisé Pour resister aux efforts de renversement doubles la fondation aura selon l'invention une forme cruCiforme et sera realisee en béton armé ainsi que le fût axial .Cette assise sera ancrée dans le terrain par 5 pieux par exemple L'invention sera mieux comprise par la description et les dessins annexés d'un aerogenérateur birotor de moyenne puissance compose de deux rotors indifferemment à pas fixe ou variable , bipales ou tripales et aux pales fabriquées en bois plastifié , en métal ,ou en matériaux composites On à représente egalement un volet d'orientation La figure 1 est une vue de face de l'aérogenérateur birotor La figure 2 est une vue de profil du même aêrogénérateur La figure 3 est une vue en plan du même aérogénérateur montrant la position d'équilibre face au vent et en pointillé ,une position d'evitement . La figure 4 est une vue d'ensemble de I'aerogenérateur birotor L'aérogénérateur birotor est forme de l'assemblage de deux rotors(l)et(2) sur un support orientable en V(3) . Les deux rotors sont contrarotatifs et leur plans de rotation confondus passent par l'axe de pivotement et de symetrie X-Y . Le rotor(l) est au vent et le rotor(2) sous le vent Les deux nacelles(4)et(5)qui renferment les organes électro-mécaniques sont fixées en sens inverse aux sommets de deux flèches tubulaires(6)et(7) ces flèches sont fixees et articulées aux deux angles(8)et(9) d'une embase carree(l0) . L'embase(10) pivote sur un couronne de galets(11). Les deux flèches(6)et(7) sont réunies et contreventees par la traverse(12) qui tourne au sommet d'un fût fixe(13) solidaire d'une base de fondation(14) cruciforme qui repose sur des pieux(15) . Le volet aérofrein(16) est actionné par le vérin(l7). On a représenté comme variante une enveloppe pneumatique gonflable(18). On a représente en pointillé(l9) la fleche(7) La nacelle(5) et le rotor(2) abaissés au voisinage du sol REVENDICATIONS 1) Aerogénérateur birotor à symétrie axiale caractérisé en ce que les plans de rotation des deux rotors (l)et(2) sont confondus et passent par l'axe central de pivotement X-Y 2) Aérogénérateur birotor selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'un des rotors(l) est situé au vent ,et l'autre(2) sous le vent. Le support en V(3) qui porte les deux nacelles(4)et(5) est composé de deux fleches(6)et(7) tubulaires fixées et articulees aux deux angles d'une embase carrée(l0) reposant sur une couronne de galets(ll). Le support en V(3) est contrevente par une traverse pivotante(12) tournant au sommet du fût axial(l3) encastré dans une assise de fondation cruciforme(14). 3) Aérognérateur birotor selon les revendications 1 et 2 caractérise en ce que le plan de rotation commun des rotors(l)et(2) est situé dans la partie médiane et que par consequent le rotor(l) est situé en avant de la fleche(6) et le rotor(2) en arriere de la fleche(7). 4) Aérogénérateur birotor selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que les rotors(l)et(2) sont à pas variable et que l'on commande l'attitude générale par rapport à la direction du vent en faisant varier le pas de l'un des rotors par rapport à l'autre 5) Aérogénerateur birotor selon les revendications 1,2,3 caractérisé en ce que l'un des rotors est à pas fixe et l'autre à pas variable ,et que l'on commande l'attitude de l'ensemble en modifiant le pas du rotor à pas variable 6) Aérogénérateur birotor selon les revendications 1,2,3 caractérise en ce que les deux rotors sont à pas fixe 7) Aérogénerateur birotor selon les revendications 1,2,3 caracterise en ce que les deux rotors sont à pas fixe et que l'orientation de l'ensemble par rapport à la direction du vent est obtenue par l'action d'un aérofrein formant dérive(l6) dont l'angle de braquage est variable et commande par un vérin(17) 8) Aérogenerateur birotor selon l'ensemble des revendications précédentes caractérisé en ce que la desorientation de l'ensemble par rapport à la direction du vent est obtenue par le gonflement d'un boudin pneumatique fixe le long de l'une des deux flèches