Brevet FR2803336A1 — publié le 20010706

La présente invention concerne un ensemble de dispositifs sur éolienne de type turbine à vole qui reçoit la force du vent sur toute sa hauteur. On connaît déjà des dispositifs de turbine à voile qui permettent transformer la force du vent en énergie électrique ou mécanique. Pour les éoliennes relativement importantes il est nécessaire de confectionner une fondation erl béton et d'utiliser un engin de levage. Par ça conception même la turbine à voile doit chercher la prise au vent maximum à sa partie qui est dans la direction du vent. Limiter la résistance à l'air à sa partie qui est face au vent. L'ensemble doit supporter les gros coups de vent et les vents forts. Pour cela, les systèmes utilisés pour l'agencement des voiles sont parfois ardus et compliqués. En effet pour coordonner l'ensemble, on utilise des ressorts, câbles souples, des poulies de mouflage ou des dispositifs de commande plus ou moins efficaces, qui provoquent une perte d'énergie importante. Le dispositif selon l'invention a pour but de remédier à inconvénients. 11 comporte en effet selon une première caractéristique une base composée de poutrelles en fer disposées en forme de croix, fortement lestée aux extrémités. Au centre de cette base est fixé un socle dont la partie supérieure est tournante. Entre la partie fixe et la partie tournante du socle, est disposée une couronne qui transmettra l'énergie fournie, à une génératrice ou à un autre système mécanique. La partie supérieure du socle est formée de 2 disques. Entre ses 2 disques sont fixés les 4 bras de forme arrondie. Un treuil est fixé sur la partie tournante du socle. Le mat constitué de 2 barres séparés de plusieurs centimètres. A sa base, est soudée une plaque ronde avec des trous pour fixer le mat sur le socle. A sa partie supérieure une plaque rectangulaire munie d'un trou au centre pour laisser passer le câble, est soudée, pour maintenir l'écartement des barres. Sur la plaque est fixée une poulie. Les 4 bras supérieurs symétriquement identiques aux bras inférieurs, sont solidarisés entre eux de telle manière qu'ils puissent coulisser le long du mat. Ces bras sont fixés aux deux rondelles entourant les deux barres du mat. A l'axe de la partie supérieure des rondelles, est prévue une attache pour la fixation du câble. Le tout coulissant le long du mat à l'aide du câble et du treuil. Pour le montage autonome du mat, un système de fixation provisoire d'un axe est prévu, sur la circonférence de la rondelle supérieure du socle et sur la base du Il est également prévu la fixation provisoire d'une poulie à l'extrémité d'un des bras. La voilure est constituée au moins de 5 bandes de toiles. La bande centrale est fixée de préférence au milieu de chaque bras porteur. Sur cette bande sont confectionnés les clapets répartis de chaque coté de l'axe de la bande de toile, sur toute la hauteur Ces clapets s'ouvriront quant la voile sera face au vent, pour permettre d'évacuer une partie du vent opposé à la toile, et se refermeront quand la voile sera dans la direction du vent. Pour façonner les clapets, à intervalle régulier on découpe partiellement trou rectangulaire. Les côtés et la base de la coupe de la toile sont renforcés par des plaques de Plexiglas par exemple. Le rectangle coupé sur les 3 cotés est également renforcé aux abords en faisant dépasser les plaques pour qu'elles s'appuient sur la voile. Les 2 autres bandes de toile identiques l'une de l'autre sont placées de part et d'autre de la toile centrale. En leur extrémité une tige rigide est fixée. De ces tiges part un câble qui passe par un trou formé sur la tôle horizontale du bras pour se fixer sur le piston. Entre la tige et le ressort est fixée une poulie pour orienter le câble. Ces pistons situés sur la tôle de renfort du bras supérieur et sous la tôle de renfort du bras inférieur absorberont la surcharge du vent sur la toile, en se détendant. Ce qui aura pour effet un gonflement de la bande de toile suffisamment important pour laisser passer le vent entre ces bandes de toile et les toiles situées côte à côte de celles-ci. Le jour sera plus important fixant un câble entre les bras supérieurs et les bras inférieurs, parallèlement à la bande de toile espacé à unq distance égale à la largeur de cette bande. Au milieu du câblé ' autre câble pour se fixer de part et d'autre sur les cotés de la bande de toile. Quand la bande de toile gonflera les deux cotés auront tendance à se rapprocher, ce qui provoquera un espace conséquent entre les toiles. La bande de toile extérieure est fixée norïi@alement sur les deux bras. La bande intérieure proche du mat, le coté proche de la bande de toile à piston est fixé normalement sur les bras, le coté proche du mat est fixé de telle manière qu'elle a un retour vers le bras suivant formant un angle de 120 environ, en laissant un espace avec la toile pour laisser fuir le vent. On renforce ces toiles par des cordes en N filon. A l'extrémité des poutrelles de l'assise sont fixés des déflecteurs formant un angle de 45 degré pour orienter le courant d'air vers la partie externe de voile qui est dans le sens du vent et créer une légère dépression sur la partie de la voile qui est contre le vent. Pour avoir une plus grande surface de voilure il est possible de fixer le socle sur un pilier. L'ensemble étant rehaussé on fixe des tiges sous les bras inférieurs pour agencer des toiles. Les dessins annexés illustrent l'invention: Fig. 1 représente l'éolienne dans son ensemble Fig 2 représente le mat posé sur son axe provisoire Fig 3 représente les bras supérieurs autour du mat avant l'agencement des toiles Fig 4 représente le socle Fig 5 représente le socle en coupe avec ses systèmes de roulement Fig 6 représente l'agencement des toiles vue de dessus Fig 7 représente le piston à ressort En référence à ces dessins, le dispositif comporte une assise ( en poutrelles de fer disposée en forme de croix. Les extrémités (2) sont lestées fortement. Au centre, chaque extrémité des poutrelles est fixé sur le coté de la poutrelle suivante tel sorte qu'il se forme un carré. Sur l'une des poutrelles on prévoit des trous vers l'extrémité (7) pour la fixation provisoire d'un bras. Au centre de l'assise est boulonné le socle (Fig4) .Ce socle comprend une partie fixe (3a), use partie tournante (3b), entre ses deux parties est disposée une couronne (8) .qui transmettra l'énergie fournie à une génératrice électrique. Sur la partie tournante est disposé le treuil (6). Entre les deux rondelles (9) situées sur la partie supérieure du socle sont fixés les bras inférieurs (10). Le dispositif mis en place pour redresser le mat sur le socle le suivant. Un système d'axe (4) est fixé provisoirement sur un coté de la base du mata Au 1/4 de la hauteur de ce mat est fixé provisoirement l'un des bras à l'équerre. L'extrémité extérieure du bras est face au deuxième bras qui est provisoirement fixé sur la partie extérieure (7) de l'assise, à l'opposé du mat couché. Le câble attaché à l'extrémité du premier bras passera sur une poulie fixée à l'extrémité du deuxième bras et s'enroulera sur le treuil (6). De cette façon le mat se dressera sur l'axe provisoire jusqu ' la verticale. Sa base doit se positionner sur la rondelle supérieure du socle pour être boulonnée. Quand mat sera fixé, on descendra le bras à l'aide du câble et treuil. Pour l'opération prévoir le blocage de la partie tournante. bras supérieurs (11)(Fig 3), en bas du mat, pour l'agencement toiles, sont constitués d'une tôle en forme arrondie sur sa longueur. Cette tôle, est renforcée par deux autres tôles soudées à l'équerre sur sa largeur. Ces tôles de renfort sont fixées aux rondelles (20) entourant le mat (5). En manoeuvrant le treuil (6), l'ensemble coulissera le long du mat. Sur la partie supérieure de la tôle de renfort inférieure sont disposés les pistons (19) avec leur poulie. Le socle (Fig 4) dont la partie fixe (3a) est boulonné sur l'assise ). La partie supérieure (3b) tournante, comprend une couronne (8) qui transmettra l'énergie fournie à une génératrice. La partie supérieure constituée de deux rondelles (9) munie de trous pour les fixations des bras inférieurs (10), et du mat. La Fig 5 représente le socle en coupe avec ses systèmes de roulement. Fig 6 représente l'agencement des toiles vue de dessus. La toile centrale (13) est munie de clapets (17) qui s'ouvriront quant la voile sera face au vent et @ plaqueront quand voile sera dans le sens du vent. De chaque coté de la bande centrale sont placées les bandes (14) fixées en haut et en bas sur les pistons (19). La bande extérieur (15). bande près du mat (16) a un retour sur la bande suivante avec un jour (18), pour laisser passer le vent. système à piston (Fig 7) permettra d'absorber une partie du vent, sur la toile. L'ensemble comprend une tige fixée aux extrémités de la bande de toile (14) où est attaché un câble qui passe sur la poulie pour être fixé sur le piston. Selon une variante non illustrée, le socle peut-être rehaussé sur un pilier. Les bras inférieurs sont munies avantageusement de tiges pour agencer des toiles sous ses bras. Selon une autre variante non illustrée, des bras identiques aux bras supérieurs sont disposés entre les bras inférieurs et les bras supérieurs quand les toiles sont d'une hauteur importante. A titre d'exemple non limitatif l'éolienne aura une hauteur d'une dizaine de mètres avec diamètre de 6 m et une assise de lOrnx l Om, les lestes auront un poids de tonnes environ. Par sa robustesse et sa conception, elle peut être particulièrement appréciee par les .paysans, dans des lieux retirés, dans les pays en voie de développement, dans les déserts. L'éolienne est destinée à produire de l'électricité, alimenter des pompes ou tout autre système mécanique Au bord des mers, en prévision des fortes tempêtes, l'éolienne peut être neutralisée en descendent les bras supérieurs. REVENDICATIONS 1) Dispositif d'une éolienne de type turbine à voile, caractérisé en qu'il comporte un mat (5). A l'extrémité basse du mat est soudée une plaque ronde munie de trous, pour fixer se mat sur la partie tournante du socle (9). A l'extrémité haute mat est soudée une plaque de fer munie d'un trou au centre pour le passage du câble. Sur cette plaque est fixée une poulie (12). Deux couronnes (20) disposées autour du mat avec un léger espace pour qu'elles puissent coulisser librement, sont munies d'une attache du câble à leur centre. Les 4 bras supérieurs sont fixés entre les deux couronnes (20). Après avoir agencé les voiles sur ces bras, on tendra le câble pour monter le tout, en haut du mat, à l'aide du treuil (6),fixé sur la partie tournante du socle (3b). Les bras inférieurs (l 0) sont fixés entre les deux disques (9) de la partie tournante du socle. Après l'agencement des voiles sur ces bras, on tendra très fortement le câble pour créer une rigidité aux voiles. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le socle soit constitué d'une partie fixe (3a),. boulonnée sur l'assise (1) et d'une partie tournante (3b). Une couronne (8) située à la base de la partie tournante, transmettra l'énergie à une génératrice ou une pompe. Entre les deux rondelles supérieures (9) du socle sont fixés les bras inférieurs (10). Un treuil (6) est situé au niveau de la partie tournante (3b). 3) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que une assise (1) en fer en forme de croix fortement lestée aux extrémités (2) supporte l'ensemble. . . 4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les 4 bras supérieurs (11) de forme arrondie sont solidarisés entre eux par l'intermédiaire de rondelles (20) autour du mat (5) de telle manière que l'ensemble des 4 bras coulissent le -long de celui ci. Les 4 bras seront assemblés entre eux autour de la base du mat (Fig 3). On accrochera les parties supérieures des voiles sur leur fixation respective. L'ensemble sera monté le long du mat (5) à l'aide du câble et du treuil (6). 5) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2 caractérisé en ce que, les 4 bras infériçurs (10) symétriquement identiques au bras supérieurs (11) soit fixés entre les deux rondelles (9) de la partie tournante du socle (3b). 6) Dispositif selon la revendication l,ou la revendication 4, ou la revendication 5 caractérisé en ce que, la voilure soit constitué de 5 bandes minimum. Une bande (13) fixé au milieu des bras. Elle a les 1/5 environ de la superficie de la voilure. Cette bande est munie de clapets (17), de part et d'autre de l'axe de la bande de voile, sur toute sa hauteur. Ces clapets pivotant sur leur partie haute, s'ouvriront quand la voile sera face au vent: cela permettra d'évacuer une partie du courant d'air qui s'oppose à la voile. Ces clapets se refermeront quand la voile sera dans le sens du vent. Deux autres bandes (14) identiques l'une de l'autre sont placées de part et d'autre de la bande centrale (13). Ces deux bandes sont fixées sur des pistons 9)(Fig 7) en leur extrémité. Dans les coups de vent ou les vents forts, ces pistons se détendront et auront pour effet un gonflement suffisamment important des deux bandes pour former un jour avec les bandes (13) (15) et (16) situées cote à cote de celle ' Une partie de la surcharge du vent sera évacuée entre ces intervalles. Pour amplifier le passage de l'air entre ces bandes, un câble (21) est fixé sur les deux cotés, au milieu la bande de toile (14). Ce câble est tenu à son milieu par un autre câble (21) fixé au bras supérieur et au bras inférieur parallèlement à la toile à une distance égale à la largeur de la bande de toile. Au gonflement de la bande de toile (14) les cotés tenus le petit câble se serreront et créeront un espace conséquent entre cette bande de toile (14) et les deux autres bandes de toile (13) (15), pour laisser passer l'air. Pour augmenter la rigidité des toiles quand le mat est relativement haut on ajoute des bras coulissants entre les bras inférieurs et supérieurs. 7) Dispositif selon la revendication 1 et la revendication 2 caracterisé en ce que, un axe provisoire (4) soit fixé à la base du mat (5). Cet axe est également fixé"sur le coté du disque supérieur (9) du socle (3b). Au '/4 de la hauteur du mat on fixe un bras provisoire, l'extrémité du bras sera face au deuxième bras fixé à l'extrémité opposée (7) sur l'assise, (1);i1 est munie d'une poulie. Un câble dont le bout est attaché sur l'extrémité du premier bras, passe sur la poulie du deuxième bras pour être enroulé au treuil (6). Pour l'opération on bloquera la partie supérieure du socle (3b). De ce fait, le mat se dressera au, dessus de la rondelle supérieuref9) du socle, pour y être boulonné. Après avoir fixé le mat on descendra le bras avec l'aide du câble passant sur la poulie (12) du mat.