Brevet FR2955626A1 — publié le 20110729

L'invention concerne une éolienne qui trouvera une application particulière, mais non limitative, comme support publicitaire. L'éolienne est du type « panémone », pour laquelle le rotor de l'éolienne est entraîné en rotation grâce à un couple mécanique moteur généré par un différentiel d'effort de traînée aérodynamique entre les pales. Dans les éoliennes de type « panémone », ce différentiel de traînée est réalisé en prévoyant les pales mobiles sur le support de pales du rotor, suivant des axes de rotation secondaires, ledit support, lui-même, étant mobile en rotation autour d'un axe principal. La rotation des pales est coordonnée à la rotation du support de pales du rotor, de telle sorte que la traînée de la pale descendant au vent soit plus importante que la traînée de la pale remontant au vent, afin de maximiser le couple moteur développé par les pales. Une telle éolienne, à calage de pales continûment variable, doit de préférence pouvoir être orientée suivant le sens du vent. On connaît, par exemple du document FR-08/57567, une telle éolienne dont le mécanisme de coordination des pales avec la rotation du support de pales du rotor comprend un arbre central du rotor et une poulie centrale reliés via un embrayage. Une fois débrayé, il est possible d'orienter cette éolienne suivant le sens du vent afin d'optimiser son rendement. On connaît également, par exemple des documents GB 2.292.191, FR 2.459.380, WO 2005/100785, GB 2.438.209, de telles éoliennes, dont le mécanisme de coordination des pales avec le support de pales comprend un empennage, préférentiellement positionné au dessus de l'éolienne, qui permet d'orienter mécaniquement l'éolienne selon le sens du vent. Bien souvent, dans de telles éoliennes, le rotor est à axe de rotation vertical pour capter le vent quelle que soit sa direction. Toutefois, si le vent est fortement canalisé, il peut être avantageux d'opter pour un axe de rotation horizontal. Le support de pales du rotor comprend un premier support, inférieur, et un deuxième support, supérieur, disposés relativement de part et d'autre des pales, selon l'axe longitudinal desdites pales. Le premier support et le deuxième support présentent chacun un moyeu central, destiné à coopérer en rotation avec l'axe principal de l'éolienne, les pales étant articulées à leurs extrémités par l'intermédiaire de moyeux secondaires du premier support, et de moyeux secondaires du deuxième support, entre le premier support et le deuxième support. Un arbre de liaison principal, unique, coaxial à l'axe de rotation principal du rotor, solidarise le premier support et le deuxième support. Dans un tel rotor, les pales participent avec les premier et deuxième supports ainsi que l'arbre de liaison principal, à la rigidité de la structure autoporteuse du rotor. Toutefois, faisant partie intégrante de la structure autoporteuse du rotor, les pales doivent être de conception suffisamment robuste, en particulier en mode de survie par vents forts, ce qui représente un inconvénient majeur au dimensionnement et à la réalisation de telles structures. On connaît, par exemple des documents GB 2.067.670, GB 2.396.190, GB 2.438.209, DE 191 715 373, GB 2.292.191, de telles éoliennes, dont la structure présente un arbre de liaison principale et des pâles articulées à leurs extrémités grâce aux moyeux secondaires des premier et second supports. Le but de la présente invention est de pallier les inconvénients précités en proposant une éolienne dont la conception du rotor permet d'être beaucoup plus tolérante sur la conception des pales, notamment au niveau de leur forme et de leur résistance mécanique. Un autre inconvénient de ce rotor, selon l'inventeur, réside dans la présence inesthétique et encombrante d'un arbre de liaison sur l'axe principal du rotor joignant le premier support, inférieur, et le deuxième support, supérieur. Un autre but de l'invention est de proposer une telle éolienne dont la conception prévoit un freinage aérodynamique automatique dudit rotor, lequel freinage permettant ainsi de diminuer avantageusement les efforts s'exerçant sur la structure du rotor par vent de force extrême. Un autre but de la présente invention est de proposer une telle éolienne d'aspect esthétique amélioré, notamment eu égard aux problématiques d'intégration à l'environnement urbain. Un autre but de l'invention est de proposer une telle éolienne dont sa conception la prédestine à constituer un support publicitaire, eu égard notamment aux opérations de maintenance ou de renouvellement de l'affichage, lesquelles opérations nécessitent d'intervenir sur site et de réaliser des travaux en hauteur. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est donnée qu'à titre 10 indicatif. L'invention concerne ainsi une éolienne comprenant au moins un rotor mobile autour d'un axe de rotation principal, ledit rotor comprenant au moins deux pales et un support de pales, chaque pale étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire sur ledit support de pales, ledit support 15 de pales étant mobile en rotation autour dudit axe de rotation principal. Selon l'invention, le support de pales comprend un premier support et un deuxième support, disposés relativement de part et d'autre desdites pales selon l'axe longitudinal des pales, le premier support et ledit deuxième support étant solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'arbres 20 de liaison dudit support de pales, ledit support de pales étant dépourvu d'arbre de liaison au niveau de l'axe de rotation principal du rotor, lesdits arbres de liaison constituant simultanément les axes de rotation secondaires desdites pales, le premier support, le deuxième support et les arbres de liaison constituant ainsi une structure rigide autoporteuse. 25 Selon des caractéristiques optionnelles : - les pales sont creuses, - les pales creuses présentent des parois translucides ainsi qu'un éclairage interne destinés pour le rétro-éclairage desdites pales, - le corps de chacune des pales est obtenu par l'assemblage 30 de deux demi-coques dont le plan d'assemblage des deux demi-coques peut être parallèle à l'axe secondaire de rotation de ladite pale, ou alternativement, - le corps de chacune des pales est obtenu d'un seul tenant par moulage d'un thermoplastique, - le premier support et le deuxième support présentent chacun une configuration en étoile, laquelle étoile présente un nombre de branches égal au nombre de pales du rotor, chaque arbre de liaison joignant l'extrémité d'une branche de l'étoile du premier support à l'extrémité d'une branche de l'étoile du deuxième support, - chaque arbre de liaison peut être constitué d'un longeron, des moyens de fixation amovibles, tels que système à goupille assurant une liaison rigide entre chaque extrémité dudit arbre de liaison et l'une des branches correspondante du premier support ou deuxième support, - le rotor est à trois pales, lesdits axes de rotation secondaires étant répartis angulairement les uns des autres de 120° autour dudit axe principal, lesdits axes secondaires étant équidistants dudit axe de rotation principal, - l'éolienne comprend un mécanisme de liaison apte à coordonner la rotation des pales avec la rotation du support de pales, lequel comprend au moins une poulie principale, une poulie secondaire reliée à l'une des pales et une courroie reliant la poulie secondaire à la poulie principale, - l'éolienne présente un moyen de freinage aérodynamique dudit rotor en cas de vent fort, comprenant un moyen élastique en torsion, selon un axe de rotation secondaire assujettissant ladite poulie secondaire et la pale correspondante à ladite poulie secondaire, - l'axe de rotation principal est vertical ou horizontal. 25 L'invention concerne également l'utilisation d'une telle éolienne comme support d'affichage publicitaire. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description accompagnée des dessins en annexe parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une éolienne 30 conforme à l'invention selon un mode de réalisation, - la figure 2 est une vue d'une éolienne conforme à l'état de la technique, - la figure 3 est une vue schématique d'un rotor conforme à une éolienne selon l'invention, - la figure 4 est une vue schématique d'une éolienne conforme à l'invention, selon un deuxième mode de réalisation, dont le mécanisme de coordination des pales avec le support de pales comprend un empennage, positionné au dessus de l'éolienne, permettant d'orienter mécaniquement l'éolienne suivant le sens du vent, - la figure 5 est une vue schématique d'une éolienne telle qu'illustrée à la figure 4, ladite éolienne présentant, en outre, un moyen de freinage aérodynamique dudit rotor en cas de vent fort, comprenant un moyen élastique en torsion (i.e. ressort de torsion) selon un axe de rotation secondaire, assujettissant la poulie secondaire et la pale correspondante à ladite poulie secondaire, - la figure 6 est une vue schématique des pales, de dessus illustrant le calage variable des pales en vent normal (traits pleins), ainsi que le calage en cas de vent extrême de l'éolienne de la figure 5 (traits pointillés), - la figure 7 est une vue schématique d'une éolienne telle qu'illustrée à la figure 4 présentant des moyens de fixation amovibles, tels que systèmes à goupilles, assurant la liaison rigide entre chaque extrémité de l'arbre de liaison et l'une des branches correspondante du premier support ou deuxième support, - la figure 7a est une de détail du cadre VII telle qu'illustrée à la figure 7. Aussi, l'invention concerne une éolienne 1 qui comprend au moins un rotor 2 mobile autour d'un axe de rotation principal Al. Ce rotor 2 comprend au moins deux pales 3, 4, 5 et un support de pales 6, 7. Chaque pale 3, 4, 5 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire A2 sur ledit support de pales, ledit support de pales étant mobile en rotation autour dudit axe de rotation principal Al. Le premier support 6 et/ou le deuxième support 7 peuvent présenter chacun un moyeu central 61 ; 71 coopérant en rotation selon l'axe de rotation principal Al. Tel qu'illustré à la figure 1, selon un exemple, seul le premier support 6, inférieur peut présenter un moyeu central coopérant avec un arbre 11 pour constituer un pivot 21, le deuxième support 7 en étant dépourvu. Selon les exemples des figures 4 à 7, le premier support 6 et le deuxième support 7 présentent chacun un moyeu central 61 ; 71. Selon l'invention, le support de pales 6, 7 comprend un premier support 6 et un deuxième support 7, disposés relativement de part et d'autre desdites pales 3, 4, 5 selon l'axe longitudinal des pales, le premier support 6 et le deuxième support 7 étant solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'arbres de liaison 8, 9, 10 dudit support de pales. Tel qu'illustré à la figure 1, le support de pales est dépourvu d'arbres de liaison au niveau de l'axe de rotation principal Al du rotor, les arbres de liaison 8, 9, 10 constituant simultanément les axes de rotation secondaires A2 desdites pales 3, 4, 5. Le premier support 6 et le deuxième support 7 et lesdits arbres de liaison 8, 9, 10 constituent une structure rigide autoporteuse. Bien évidemment, chaque pale 3, 4, 5 peut être pourvue, 20 notamment au niveau de ses extrémités, de paliers 20 coopérant en rotation avec l'un desdits arbres de liaison 8, 9 ou 10. Notamment, selon l'exemple de la figure 1, le premier support 6 et le deuxième support 7 présentent une configuration en étoile, laquelle étoile présente trois branches égales au nombre de pales 3, 4, 5 du rotor. 25 Chaque arbre de liaison 8, 9, 10 joint l'extrémité d'une branche de l'étoile du premier support 6 à l'extrémité d'une branche de l'étoile du deuxième support 7. Les arbres de liaison ainsi que les branches du premier support 6 et du deuxième support 7 peuvent être constitués d'un mécano-30 soudé formant un « châssis » quasi indéformable. Le rotor est, par exemple, à trois pales 3, 4, 5. Les axes de rotation secondaires A2 sont répartis angulairement les uns des autres de 120° autour dudit axe principal Al et équidistants dudit axe de rotation principal Al. II est ainsi permis d'être beaucoup plus tolérant sur la conception des pales 3, 4, 5, avec une telle structure. Les pales peuvent être de rigidité inférieure, voire être de forme quelconque par rapport à celles de l'état de la technique développé. Les pales 3, 4, 5 peuvent être creuses, l'épaisseur de la peau des pales pouvant être faible en comparaison des pales d'un rotor de l'état de la technique. Une faible épaisseur de la paroi des pales permet avantageusement de créer des pales qui peuvent être rétro-éclairées, dont les parois sont translucides, un dispositif d'éclairage interne aux pales permettant le rétro-éclairage desdites pales. En outre, cette disposition permet de créer des pales de forme totalement quelconque notamment selon l'exemple schématique simplifié de la figure 3. Le corps d'une pale peut être obtenu par la réunion de deux demi-coques. Le corps de chacune des pales peut être ainsi obtenu par l'assemblage de deux demi-coques, notamment moulées et notamment translucides. Le plan d'assemblage P des deux demi-coques de la pale peut être parallèle à l'axe secondaire de rotation A2 de ladite pale. Alternativement, le corps de chacune des pales peut être obtenu en un seul tenant, notamment par moulage d'un thermoplastique. Une telle éolienne, dont l'une des caractéristiques est la rotation lente de son rotor, trouvera une application particulière comme support d'affichage publicitaire, les pales pouvant être ainsi conformées, quasiment sans contrainte, au logo voire à la forme d'un autre signe distinctif, ou encore être rétro-éclairées pour une meilleure visualisation, notamment de nuit. Un alternateur (non illustré), entraîné par le rotor de l'éolienne, permettra notamment de générer l'électricité nécessaire pour alimenter le dispositif de rétro-éclairage desdites pales. Tel qu'illustré, un mécanisme de liaison peut être prévu pour coordonner la rotation des pales 3, 4, 5 avec la rotation dudit support de pales 6, 7, 8, 9, 10. Selon l'exemple des figures 1 et 2, le premier support 6 (support inférieur) du support de rotor et l'arbre de sortie 11 sont mobiles en rotation l'un par rapport à l'autre grâce à un pivot 21, formé par un moyeu central du premier support 6 et l'arbre de sortie Il, d'axe de rotation coaxial à l'axe principal Al. Le mécanisme de liaison comprend au moins une poulie principale 12 notamment reliée à l'arbre de sortie 11, ainsi qu'au moins une poulie secondaire 13, 14, 15 reliée à l'une des pales 3, 4, 5 et une courroie 16, 17, 18 reliant la poulie secondaire à la poulie principale. Ce mécanisme de liaison n'est développé que succinctement dans la présente demande. Pour plus de détails quant à ce mécanisme, l'homme du métier peut se reporter au document FR-08/57567. Le mécanisme de liaison de l'invention peut éventuellement présenter l'embrayage du mécanisme décrit dans ce document, voire son système d'asservissement motorisé, qui permettent d'orienter l'éolienne suivant le sens du vent. L'exemple de la figure 4 illustre une éolienne à trois pales dont les axes de rotation secondaires A2 sont répartis angulairement les uns des autres de 120° autour dudit axe de rotation principale Al. Afin de faciliter la compréhension, la figure 4 illustre toutefois les axes secondes A2 des arbres de liaison 8 et 9 suivant un même plan, ce qui ne correspond pas à la réalité. Le support de pales du rotor 2 comprend le premier support 6, inférieur, et le deuxième support 7, supérieur, ainsi que trois arbres de liaison 8, 9, 10, constituant les arbres de rotation secondaires A2 de l'éolienne. Le premier support 6, inférieur, présente un moyeu central 61 destiné à coopérer en rotation, suivant l'axe de rotation principal Al, vertical, avec un arbre 62 de soutien fixe et assujetti au bâti. Autour de ce moyeu central 61, trois branches du premier support 6 s'étendent tous les 120° autour de Al, l'extrémité de chacune des branches étant solidaire rigidement à une extrémité inférieure de l'un des arbres de liaison 8, 9 ou 10. Le deuxième support 7, supérieur, présente un moyeu central 71 destiné à coopérer en rotation, suivant l'axe de rotation principal Al, avec un arbre 72 d'un dispositif permettant d'orienter l'éolienne suivant le sens du vent. Autour de ce moyeu central 71, trois branches du deuxième support 7 s'étendent tous les 120° autour de Al, l'extrémité de chacune des branches étant solidaire rigidement à une extrémité supérieure de l'un des arbres de liaison 8, 9 ou 10. Aussi, le premier support 6, le deuxième support 7 et les trois arbres de liaison constituent un châssis rigide autoporteur. Chacune des pales 3, 4 ou 5 est montée rotative sur son arbre de liaison correspondant 8, 9 ou 10. A cette effet, les extrémités des pales peuvent être pourvues de paliers 20, coopérant en rotation avec l'arbre de liaison correspondant 8, 9 ou 10. Telle qu'illustrée, l'éolienne présente un mécanisme de liaison apte à coordonner la rotation des pales 3, 4 ou 5 avec la rotation du support de pales 6, 7, 8, 9, 10, comprenant une poulie principale 12, ainsi que des poulies secondaires 13, 14, 15, chacune reliée et solidaire d'une pale 3, 4, 5. Des courroies 16, 17, 18 relient respectivement les poulies secondaires à la poulie principale. Le dispositif permettant d'orienter l'éolienne selon le sens du vent comprend un empennage 80 qui est solidaire via ledit arbre 72 de la poulie principale 12. Cet empennage 80 permet d'orienter mécaniquement et automatiquement l'éolienne par l'effort exercé par le vent sur l'empennage 80. L'éolienne illustrée à la figure 5 est sensiblement similaire à celle de la figure 4 et s'en distingue en ce qu'elle présente, en outre, un moyen de freinage aérodynamique dudit rotor en cas de vents forts. Ce moyen de freinage consiste essentiellement en des moyens élastiques 30 en torsion, selon un axe de rotation secondaire A2 qui assujettissent chaque pale 3, 4, ou 5 avec sa poulie secondaire correspondante 13, 14, 15. Tels qu'illustrés à la figure 5, ces moyens élastiques 30 sont constitués pour chaque axe secondaire A2 par un ressort de torsion reliant une poulie secondaire 13, 14, 15 avec la pale correspondante 3, 4 ou 5. Le fonctionnement de ce moyen de freinage est illustré à la figure 6. Dans le cas de vents modérés, les pales sont illustrées en traits pleins, le mécanisme de coordination des pales ayant pour objet de maximiser le couple moteur, la pale remontant au vent étant notamment orientée de telle façon à minimiser l'effort de traînée, la pale descendant au vent orientée de telle façon à maximiser l'effort de traînée. Dans le cas de vents forts, le couple exercé par le vent sur les pales est largement supérieur au couple de rappel induit par les moyens élastiques 30, les pales 3, 4, ou 5 étant alors forcées à pivoter par rapport à leur poulie secondaire correspondante, minimisant ainsi le différentiel d'effort généré par le mécanisme de coordination des pales avec le support de pales. Enfin, l'éolienne de la figure 7 est sensiblement similaire à celle de la figure 4 et s'en distingue toutefois par la structure du support de pales du rotor 2 qui permet un démontage rapide des pales 3, 4, 5. A cet effet, des moyens 21 de fixation amovibles, tels que système goupille, assurent la liaison rigide entre chacune des deux extrémités des arbres de liaison 8, 9 ou 10 et la branche associée à cette extrémité du premier support 6 ou du deuxième support 7. Par exemple, tels qu'illustrés à la figure 7a, l'extrémité de la branche des premier et deuxième supports 6, 7 peut être de section en U et prévue pour venir à cheval sur l'un des arbres de liaison. Un élément de verrouillage tel qu'une goupille 22 traverse simultanément l'arbre de liaison et la branche du support pour permettre le verrouillage de ces éléments à cette extrémité. Naturellement, d'autres modes de réalisation auraient pu être envisagés par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de l'invention définie par les revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Eolienne (1) comprenant au moins un rotor (2) mobile autour d'un axe de rotation principal (Al), ledit rotor (2) comprenant au moins deux pales (3, 4, 5) et un support de pales (6, 7), chaque pale (3, 4, 5) étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation secondaire (A2) sur ledit support de pales, ledit support de pales (6, 7) étant mobile en rotation autour dudit axe de rotation principal (Al), caractérisée en ce que le support de pales (6, 7) comprend un premier support (6) et un deuxième support (7), disposés relativement de part et d'autre desdites pales (3, 4, 5) selon l'axe longitudinal des pales, ledit premier support (6) et ledit deuxième support (7) étant solidarisés mutuellement par l'intermédiaire d'arbres de liaison (8, 9, 10) dudit support de pales, ledit support de pales étant dépourvu d'arbre de liaison au niveau de l'axe de rotation principal (Al) dudit rotor (2), lesdits arbres de liaison (8, 9, 10) constituant simultanément les axes de rotation secondaires (A2) desdites pales (3, 4, 5), le premier support (6), le deuxième support (7) et lesdits arbres de liaison (8, 9, 10) constituant une structure rigide autoporteuse. 2. Eolienne selon la revendication 1, dans laquelle les pales (3, 4, 5) sont creuses. 3. Eolienne selon la revendication 2, dans laquelle les pales présentent des parois translucides, ainsi qu'un éclairage interne destiné pour le rétro-éclairage desdites pales. 4. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le corps de chacune des pales est obtenu par l'assemblage de deux demi-25 coques. 5. Eolienne selon la revendication 4, dans laquelle le plan d'assemblage (P) des deux demi-coques de la pale est parallèle à l'axe secondaire de rotation (A2) de ladite pale. 6. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle 30 le premier support (6) et le deuxième support (7) présentent chacun une configuration en étoile, laquelle étoile présente un nombre de branches égal aunombre de pales du rotor, chaque arbre de liaison (8, 9, 10) joignant l'extrémité d'une branche de l'étoile du premier support (6) à l'extrémité d'une branche de l'étoile du deuxième support (7). 7. Eolienne selon la revendication 6, présentant des moyens (21) de fixation amovibles tels que système-goupille, assurant la liaison rigide entre chaque extrémité de l'un des arbres de liaison et l'une des branches du premier support ou deuxième support. 8. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 7, dans laquelle le rotor est à trois pales (3, 4, 5), lesdits axes de rotation secondaires (A2) étant répartis angulairement les uns des autres de 120° autour dudit axe de rotation principal (Al), équidistants dudit axe de rotation principal (Al). 9. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant un mécanisme de liaison apte à coordonner la rotation des pales (3, 4, 5) avec la rotation dudit support de pales (6, 7, 8, 9, 10), lequel comprend au moins une poulie principale (12) ainsi qu'au moins une poulie secondaire (13, 14, 15) reliée à une des pales (3, 4, 5) et une courroie (16, 17, 18) reliant la poulie secondaire à la poulie principale. 10. Eolienne selon la revendication 9, présentant un moyen de freinage aérodynamique dudit rotor en cas de vents forts, comprenant des moyens élastiques (30) en torsion selon un axe de rotation secondaire (A2), lesdits moyens élastiques assujettissant la poulie secondaire (13 ; 14 ; 15) et la pale correspondante (3 ; 4 ; 5) à ladite poulie secondaire. 11. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle ledit axe de rotation principal (Al) est vertical. 12. Utilisation de l'éolienne selon l'une des revendications 1 à 11 comme support d'affichage publicitaire.