Brevet FR2872867A1 — publié le 20060113

La présente invention concerne un aérogénérateur à axe horizontal. Traditionnellement les aérogénérateurs sont dotés d'un rotor constitué de pales perpendiculaires à l'axe de transmission. Ces pales génèrent des contraintes qui sont: - arrêt de leur fonctionnement à une vitesse de vent importante, - modification du paysage dûe à leur structure imposante, perturbation de l'environnement, - nuisances sonores. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients ou réduire ces contraintes: - fonctionnement par grand vent et démarrage à faible vitesse de vent - limitation de l'impact visuel sur le paysage limitation des perturbations sur l'environnement - absence de nuisance sonore. Le dispositif selon l'invention transforme l'énergie cinétique du vent en énergie mécanique. Ainsi, l'énergie mécanique du rotor peut être transformée en énergie électrique (couplage avec un générateur électrique) . L'invention, peut être exploitée en tant que turbine hydraulique en immergeant le rotor dans une masse d'eau en mouvement. Elle peut être exploitée sur un principe de marée motrice ou centrale hydraulique. Les pales du rotor peuvent être composées en tout type de matériaux (métaux, composite, bois...). Le descriptif et des planchent présentent et illustrent l'invention. L'invention est un aérogénérateur à axe horizontal se positionnant dans le sens du vent et qui est constitué d'un rotor doté de pales semitronconiques vrillées, quasi-parallèles à l'axe de rotation; d'une nacelle; d'une structure mobile et d'un mât portant l'ensemble 25 rotor/nacelle/structure mobile. 2. 2872867 Le rotor peut être constitué de deux, trois ou quatre pales et assemblées sur un arbre de transmission ou axe de rotation. (planches 1,2, 3,4). Ce paragraphe décrit la forme et la configuration dans l'espace de la pale (planche 6). La forme de la pale de l'invention est semi-tronconique. (planches 1,2,3,4,5,6,7) L'expression du rapport des dimensions de la pale est la suivante: Pour une hauteur H donné du tronc de cône: -Le diamètre de la base: Dl = 0,25 x H -Le diamètre du sommet: D2 = 0,083 x H Considérons cette pale disposée dans l'espace par rapport au repère (x,y,z)-(planche 5, 6). Le sommet (côté le plus petit du semi-tronc) B2 de diamètre D2 est orienté autour de l'axe de révolution (y) d'un angle de vrillage 13 compris entre 20 et 30 , et ce par rapport la base (côté le plus grand du semi-tronc) B1 de diamètre Dl. Il en résulte une inclinaison de la base B1 d'un angle a= 11 et de la base B2 d'un 15 angle y= 9 et ce dans le plan (x,y).(planche 6) La pale présente une inclinaison d'angle yy (psi) comprise entre 10 et 16 par rapport à l'axe de rotation du rotor. (planche 6) Si nous schématisons cette inclinaison, considérons l'axe de l'arbre de transmission nommé (R). Dans le cas de figure où le rotor est constitué de deux ouquatre pales, ces 20 dernières sont disposées diamétralement opposées sur l'arbre de transmission (ou axe de rotation). (planches 1,3,4). Dans le cas de figure où le rotor est constitué de trois pales, ces dernières sont orientées avec un angle de 120 les unes par rapport aux autres (planche 2). La pale est fixée en deux points à l'arbre de transmission. Les fixations sont assurées par bridage sur deux moyeux solidaires de l'arbre de transmission (planche 7). La bride au niveau de la base B I, est fixée directement sur le moyeu. La bride au niveau de la base B2, est solidaire mécaniquement du moyeu arrière grâce à un rigidificateur tubulaire. A l'arrière de chaque pale, (côté sous le vent), se trouve disposé un volet régulateur de vitesse (planche 3). Ce volet assure deux rôles: 1-Il permet de réguler la vitesse de rotation du rotor en variant son angle d'attaque. Angle défini entre le volet et l'axe de rotation du rotor. Considérons que la vitesse du vent maximale est de (x) m/s. Tant que la vitesse du vent évolue entre 2m/s et (x) m/s, les volets régulateurs de vitesse conservent leur position 10 assurant l'exploitation de l'énergie cinétique du vent en sortie de pale. Une fois que la vitesse du vent est supérieure ou égale à (x) mis, les volets s'orientent de manière à réduire la vitesse de rotation du rotor. Au plus le vent souffle fort, au plus le volet réduit son angle d'inclinaison par rapport à la direction du vent. 1 5 2-Il assure un rôle de pale secondaire, destiné à exploiter l'énergie cinétique du vent en sortie de pale. L'ensemble rotor est supporté par deux paliers à chaque extrémité de l'arbre de transmission (planche 2 et 3). Ces paliers sont fixés mécaniquement sur une structure de supportage mobile en forme de U . La structure de supportage mobile est disposée sur un mât. Un système d'orientation de l'ensemble structure de supportage/rotor est disposé au sommetd'un mât. La base du mât est dotée d'un socle fixé sur un massif en béton ferraillé. 2872867 4 Revendication 1) Dispositif pour générer de l'énergie grâce à la force du vent caractérisé en ce qui constitue un aérogénérateur formé d'une nacelle (3), d'une structure mobile (4), d'un mat (5) (portant l'ensemble de l'aérogénérateur) et d'un rotor (6) dont les pales (1) sont quasi parallèles à l'axe de rotation (2). L'axe de rotation (2) est horizontal et dans le sens du vent. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les pales (1) du rotor (6) sont de forme semi-tronconiques. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le rotor (6) peut être doté de deux, trois ou quatre pales (1). 4) Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que la forme semi-tronconique des pales est telle que, pour une hauteur H donnée du tronc de cône, la base a un diamètre égal à 0,25 fois la hauteur, et le sommet a un diamètre égal à 0,083 fois la hauteur. 5) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les pales (1) présentent une inclinaison d'angle comprise entre 10 et 16 par rapport à l'axe de 15 rotation du rotor (6). (6) Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisé en ce que les pales (1) sont fixées autour de l'axe de rotation (2) de manière diamétralement opposée pour les rotors (6) à deux ou quatre pales (1). Pour les rotors (6) de trois pales, ces dernières sont fixées et orientées autour de l'axe (2) avec un angle de 120 les unes par rapport aux autres (1). 7) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les pales semi-tronconiques sont orientées autour de l'axe de rotation avec un angle de vrillage. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble de l'aérogénérateur est fixé par une structure de supportage mobile (4). 9) Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que la structure de supportage mobile (4) est soutenue par un mât (5) pivotant et servant de système d' orientation.