Brevet FR2931215A1 — publié le 20091120

DISPOSITIF D'EXTREMITE D'AILE, DE PALE D'EOLIENNE OU D'HYDROLIENNE PERMETTANT DE :DIMINUER VOIRE D'ANNULER LES TOURBILLONS MARGINAUX DITS VORTEX. Le brevet antérieur Français d'enregistrement national N°0104998 publication N°FR2823541, PCT N°WO 02/083497 Al, et US N°0195461 Al du demandeur décrivait un dispositif d'extrémité d'un profil d'aile ou plus généralement d'un élément comportant un intrados et un extrados et ce dispositif avait pour objet d'augmenter la portance, réduire ].a traînée induite et surtout supprimer les tourbillons marginaux dits vortex extrêmement dangereux dans le cadre de circulation aérienne. Ce brevet précité exposait que ce dispositif pouvait s'appliquer aux ailes d'avions et pales de toutes sortes notamment les hélices propulsées telles que les pales d'éoliennes ou d'hydroliennes en permettant ainsi de produire plus d'énergie. Cet effet vortex a un comportement déterminé dangereux et bruyant connu par sa vorticité agissant sur toute l'étendue de l'extrémité de l'aile ou de la pale et pour cette dernière, l'intensité est liée à la vitesse et l'angle d'attaque par rapport au fluide dans lequel il se déplace. L'adaptation du dispositif écrit dans le brevet antérieur a déjà permis d'obtenir sur une éolienne standard un accroissement du rendement énergétique d'environ 14% par une vitesse vent de 10 m/s avec une atténuation corrélative du bruit mais l'accroissement recherché de ce rendement notamment par suite du développement considérable prévu du nombre d'éoliennes dans le monde, nécessite une adaptation plus performante de ce dispositif afin d'en accroître encore le rendement énergétique, ce qui entre dans le cadre de la présente invention. Il a été constaté à l'approche des vitesses compressibles que le dispositif du brevet antérieur créait un faible départ de vorticité à l'extrémité proche du bord d'attaque et la surpression, crée par l'intrados qui est plus virulente, 2 2931215 dépassait l'entrée du cylindre ét se dirigeait vers l'extrados et était alors entraînée en direction du bord de fuite. La différence au niveau, de la corde de profil vers le bord 5 de fuite, crée une dépression qui s'accentue au prorata de cette vitesse. La combinaison de ces deux flux qui se rencontrent au bord de fuite, crée instantanément un mini-vortex qui se colle au 10 voisinage du cylindre et la fente hélicoïdale passant par là à cette vitesse, ne fait qu'accentuer cette création de minivortex. En d'autres termes et en examinant les figures 2 et 3 de ce 15 brevet initial, les angles formés par le bord d'attaque repéré 1 et le biseau ovoïde (15) du cylindre d'extrémité d'aile repéré (22) ainsi que les angles résultant du bord de fuite repéré (2) et la paroi des cylindres repérés (22), sont faiblement perturbateurs dès que l'on entre en compression au prorata de la 20 vitesse du flux et les courbures proposées à ce niveau par la présente invention vont, par l'effet COANDA ainsi obtenu, réduire voire annuler ces effets perturbateurs. Plus précisément et en ce qui concerne les éoliennes en 25 général que celles-ci soient bipales ou tripales, à rotor vertical ou horizontal, les paramètres de performances dépendent essentiellement pour un diamètre de l'ordre de 45 m par exemple, de la vitesse du vent ou l'on peut constater à cet égard, qu'entre 5m/s et 15 m/s, la puissance produite est de l'ordre de 30 8 KW à 650 KW considérant de plus que ce diamètre n'est pas limite et qu'il peut atteindre actuellement 80 m pour une puissance de 2500 KW et 126 m pour une puissance de 6000 KW avec bien entendu des systèmes de décrochage automatiques en cas de survitesse du vent. 35 La présente invention vise les éoliennes voire les hydroliennes mais non exclusivement, car le dispositif proposé s'applique également aux ailes d'avion ou à tous autres profils ayant un bord d'attaque et un bord de fuite se déplaçant dans un 40 fluide liquide ou gazeux qui par effet COANDA sus mentionné obtenu en complément de l'effet propre au dispositif selon l'invention qui situé en bout d'aile annule la quasi totalité du vortex. La figure 1 selon la description, montre en perspective le dispositif conforme à l'invention qui est repéré (1) dans son ensemble et qui est fixé sur l'extrémité de l'aile ou de la pale repérée (2) à l'interface (3) et le bord d'attaque dudit dispositif repéré (4) est courbe pour venir mourir à la moitié du cylindroïde au point (7) et le bord de fuite (5) dudit dispositif également courbe, vient mourir au point(6) correspondant à la moitié radiale de cette partie cylindroïde dudit dispositif qui présente en outre, une adaptation nouvelle de l'esthétique en bout d'aile ou de pale. La partie cylindroïde qui est creuse, peut comporter une ou des fentes hélicoïdales (8) et une ouverture longitudinale profilée (9) débouchant en coïncidence avec la décroissance au point (7) du profil (4) du bord d'attaque. Selon l'ancien dispositif et dès que l'on approchait des vitesses compressibles, il se créait un départ de vorticité proche du bord d'attaque et l'effet de surpression crée par l'intrados plus virulente dépassait l'entrée du cylindre et se dirigeait vers l'extrados en se trouvant ensuite entraîné en direction du bord de fuite. La combinaison des deux flux qui se rencontraient alors au bord de fuite, créait instantanément un mini-vortex qui se collait au voisinage du cylindre même niveau. En résumé et selon le nouveau dispositif conforme à l'invention, la courbe du bord d'attaque (4) se terminant au point (7), produit un effet COANDA. au vent relatif qui pénètre alors à l'intérieur de la partie cylindroïde par l'entrée (9) et la courbure d'extrémité de bord de fuite (5) se terminant au point (6) produit également un effet COANDA tandis que les surpressions d'intrados pénètrent dans la partie cylindroïde par la ou les fentes hélicoïdales (8) pour être évacuées vers l'extérieur.40 En ce qui concerne la fixation du dispositif à l'aile ou la pale, il doit tout d'abord être noté que celles-ci sont toutes creuses et qu'en conséquence, il est possible d'incorporer aisément le présent dispositif à l'intérieur et en assurer sa fixation par des moyens simples connus. La figure montre les différentes extrémités qui peuvent se présenter sur des ailes ou pales : a / extrémité nette b / extrémité avec saumon c / extrémité avec winglet et dans ces deux derniers cas, on la rend nette par enlèvement desdits saumons ou winglets ou par sectionnement et la pose du dispositif selon l'invention, qui peut se faire alors par divers moyens, ne pose plus aucun problème d'où : d / extrémité munie du dispositif 1. selon l'invention. La figure 3 montre en outre, un autre moyen simple parmi d'autres pour assurer cette fixation en prévoyant sur le dispositif selon l'invention, un décrochement interne permettant un emboîtement avec l'aile ou la pale (2) creuse selon l'interface (3) et une fixation soit par collage, soit une fixation par vis (11) sur le dispositif selon l'invention, permettent ainsi une mise en place solide et enlèvement éventuel aisé dudit dispositif pour raison d'entretien par exemple. En conclusion, la quasi-totalité des tourbillons dits vortex sont éliminés par application du présent dispositif qui peut s'appliquer sur tous les types de profils d'ailes ou de pales qu'elles soient éoliennes ou hydroliennes voire d'hélicoptères ou encore par extension sur tous profils situés dans un fluide liquide ou gazeux tel qu'entre autres les safrans ou stabilisateurs de bateaux, les directeurs de sous-marins, les profils de marées motrices, les becquets de voiture formule 1 ou autres mobiles.40 Nomenclature des dessins et figures : 1 - dispositif 2 - aile ou pale 3 - interface 4 - bord d'attaque 5 - bord de fuite 6 - terminaison bord de fuite 7 - terminaison bord d'attaque 8 - fente (s) hélicoïdale (s) 9 - entrée cylindroïde 10 - décrochement 11 - vis 20 25 30 35 40 REVENDICATIONS1-Dispositif d'extrémité d'aile, de pale d'hydrolienne permettant de diminuer voire tourbillons marginaux dits vortex avec amélioration de l'esthétique, caractérisé en dispositif (1) a un aspect cylindroïde confondu profilé à intrados et extrados et ledit dispositif est fixé à l'extrémité de ladite aile ou pale (2) à l'interface (3) et la courbe (4) du bord d'attaque dudit dispositif qui assure l'effet COANDA vient mourir au point (7) qui est sensiblement le milieu de ce dispositif coïncidant avec une entrée ovoïde (9) ménagée dans le canal cylindroïde tandis que la ou les fentes hélicoïdales (8) pratiquées sur ledit canal cylindroïde sont d'un nombre suffisant pour permettre l'évacuation totale du fluide résiduel vers l'extérieur. 2-Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que qu'il est aisé à installer en bout d'aile ou de pale à l'interface (3) en prévoyant notamment un décrochement vers l'interne (10) dudit dispositif (1) et des systèmes classiques de fixation peuvent alors être mis en oeuvre notamment par emboîtage ou collage par exemple ou encore par des moyens de fixation tels que des vis vissées solidairement sur ledit dispositif (1). 35 d'éolienne ou d'annuler les corrélativement ce que ledit avec son corps 40