Brevet FR2968725A1 — publié le 20120615

DISPOSITIF EOLIEN REPLIABLE L'invention se situe dans le domaine des dispositifs éoliens permettant de transformer l'énergie du vent en énergie mécanique ou électrique. L'invention s'adresse en particulier à des dispositifs éoliens présentant un rotor à axe de rotation vertical pouvant par exemple être montés sur le toit d'un véhicule. Plus précisément, l'invention concerne des dispositifs éoliens pouvant être repliés en vue de leur rangement. L'invention concerne également un procédé de déploiement et de repliement d'un dispositif éolien à axe vertical. Il est connu de l'art antérieur des dispositifs permettant de convertir l'énergie éolienne en énergie mécanique ou électrique. Les plus courants sont les éoliennes à axe horizontal, dont l'axe de rotation du rotor est horizontal, comprenant des hélices à plusieurs pales et devant être placées face au vent. Il existe également des éoliennes à axe vertical, dont l'axe de rotation du rotor est vertical, comprenant par exemple des pales courbées en demi-cercle ou des panneaux en rotation autour dudit axe central. L'emploi de dispositifs éoliens à axe vertical présente de nombreux avantages en comparaison des dispositifs éoliens à axe horizontal, comme par exemple le fait de générer peu de bruit et d'être mis en mouvement avec des vitesses de vent faible. Malheureusement ils présentent également le désavantage d'être volumineux et sont par conséquent difficilement escamotables en vue de leur utilisation en tant que source d'appoint d'énergie pouvant être montée par exemple sur le toit d'un véhicule. En effet, de tels dispositifs éoliens doivent pouvoir être déployés lorsque le véhicule est à l'arrêt et doivent pouvoir être rangés lorsque le véhicule se déplace ou lorsque l'utilisateur n'en a pas l'utilité. Pour des raisons autant esthétiques qu'aérodynamiques, le rangement et/ou l'escamotage de tels dispositifs implique qu'ils présentent, une fois rangés, un encombrement aussi réduit que possible. De préférence, les opérations de déploiement ou de repliement et/ou d'escamotage du dispositif éolien doivent pouvoir être effectuées à distance par l'utilisateur sans qu'il ait besoin d'agir lui-même sur le dispositif. Or l'encombrement présenté par les dispositifs éoliens à axe vertical rend leur simple escamotage difficile et il n'existe pas à l'heure actuelle de moyens de réduire cet encombrement de manière satisfaisante. Le document EP1468187 propose par exemple de monter une éolienne à axe vertical sur un mât télescopique. Malheureusement, si un tel dispositif permet de faire varier la hauteur à laquelle est placé le rotor de l'éolienne, il ne permet pas de modifier son volume, ce qui rend son rangement et/ou son escamotage délicat. Ainsi dans ce document de l'art antérieur les pales de l'éolienne doivent être démontées en vue du rangement du dispositif et remontées au moment de son déploiement. Ceci n'est malheureusement pas compatible avec une recherche d'un déploiement par exemple motorisé ou automatisé d'un dispositif éolien pouvant être commandé à distance par exemple depuis le tableau de bord d'un véhicule et ne nécessitant pas d'intervention manuelle de la part de l'utilisateur. Le document FR2927375 présente un dispositif éolien par exemple de type Savonius dont les pales sont constituées de voiles coniques pouvant être tendues aux deux extrémités d'un mât rotatif et pouvant être affaissées le long dudit mât à la manière des voiles d'un bateau en cas de tornade excessive ou pour des opérations d'entretien. Malheureusement si un tel système permet de replier les pales d'un dispositif éolien, il ne permet pas de le dérober à la vue ou de l'escamoter puisque le mât rotatif reste dressé et que seules les voiles sont repliables. De même le document US7241105 présente un dispositif éolien dont les pales en matériau souple sont fixées à des supports pouvant être fixés sur le mât rotatif central et pouvant être déplacées verticalement sur la hauteur de ce mât en vue du déploiement ou du repliement dudit dispositif éolien. Là aussi, seules les pales sont repliables, un éventuel repliement du mât en vue de son rangement et/ou de son escamotage doit faire l'objet d'une opération distincte. Par ailleurs le système de fixation des pales décrit par ce document antérieur nécessite une intervention humaine pour procéder au montage ou démontage des pales et ne peut être commandé à distance. L'invention a pour objectif de palier les inconvénients présentés par l'art antérieur en proposant à l'homme du métier un nouveau dispositif éolien à axe vertical pouvant être totalement replié en vue de son rangement et/ou de son escamotage de sorte à présenter une fois replié un encombrement aussi réduit que possible de préférence le repliement ou déploiement dudit dispositif pouvant être automatisé et commandé à distance. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif éolien comprenant un rotor à axe vertical portant un arbre rotatif sur lequel sont fixés au moins deux éléments d'armature portant au moins deux pales souples, remarquable en ce que l'arbre rotatif est configuré pour pouvoir varier en hauteur depuis une position repliée jusqu'à une position déployée et inversement. Avantageusement, la modification de la hauteur de l'arbre rotatif entraîne la modification de l'écartement desdits éléments d'armature. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, le dispositif présente en position repliée une hauteur inférieure à celle qu'il présente en position déployée. Eventuellement, l'arbre rotatif est télescopique, de préférence l'arbre rotatif est télescopique au moins dans sa portion située entre les éléments d'armature. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, l'arbre rotatif comprend au moins un vérin de préférence configuré pour être actionné à distance au moyen par exemple d'un moteur et d'un organe de commande. De préférence, la modification en hauteur de l'arbre rotatif imprime un mouvement de translation verticale à un élément d'armature supérieur afin de le déplacer verticalement vers le haut pour placer le dispositif en position déployée et/ou de le déplacer verticalement vers le bas pour placer le dispositif en position repliée. Avantageusement, un élément d'armature inférieur reste immobile durant la modification de la hauteur de l'arbre rotatif. De manière optionnelle, il comprend en outre au moins un élément d'armature intermédiaire situé entre l'élément d'armature inférieur et l'élément d'armature supérieur, et la modification en hauteur de l'arbre rotatif imprime un mouvement de translation verticale audit élément d'armature intermédiaire afin de le déplacer verticalement. Eventuellement, l'arbre rotatif ne s'étend pas verticalement au-delà de l'élément d'armature supérieur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les pales sont en un matériau souple de préférence étanche et sont dimensionnées pour être tendues lorsque le dispositif est en position déployée. Selon une mise en oeuvre de l'invention, les pales sont semi cylindriques et/ou en ce que le rotor est un rotor de type Savonius, de préférence les pales sont au moins au nombre de trois. De manière optionnelle, les pales sont disposées de manière hélicoïdale. Eventuellement, le rotor est monté sur un mât télescopique. L'invention a également pour objet un véhicule remarquable en ce qu'il présente un dispositif éolien tel que défini plus avant, de préférence monté sur son toit. On aura compris que la mise en oeuvre de l'invention consiste à proposer un dispositif éolien apte à se rétracter ou se déployer dans la direction verticale par une modification de la hauteur de son rotor. En particulier, l'arbre rotatif du dispositif selon l'invention est configuré pour pouvoir varier en hauteur ce qui induit une modification de l'écartement entre les éléments d'armature fixés aux extrémités inférieure et supérieure des pales et de préférence fixés aux extrémités inférieure et supérieure de l'arbre rotatif. L'invention consiste à doter un dispositif éolien de pales souples fixées à leurs extrémités inférieure et supérieure à des éléments d'armature et à rendre l'élément d'armature supérieur, tout en étant fixé sur l'arbre rotatif, mobile selon la direction verticale pour permettre le déploiement ou le repliement du dispositif éolien. On notera que c'est la différence d'écartement entre les supports qui définit les différents états du dispositif. Le caractère télescopique de l'arbre rotatif permet de rendre mobile l'élément d'armature supérieur relativement à l'élément d'armature inférieur. Contrairement à l'art antérieur où le rotor était simplement monté sur un mât télescopique, l'invention propose de donner un caractère télescopique au rotor lui-même. L'invention propose un dispositif éolien à axe vertical dont le rotor, comprenant un arbre rotatif portant des pales, présente des moyens pour s'aplatir en vue de son rangement. Le dispositif selon l'invention permet à la fois le repliement des pales et de l'arbre rotatif. L'invention est remarquable en ce que l'opération de repliement des pales et de l'arbre rotatif est simultanée et de préférence peut être automatisée et commandée à distance. Enfin l'invention est remarquable en ce que les opérations de repliement des pales ne nécessitent pas de détacher ou décrocher les pales de leurs supports, à savoir les éléments d'armature, ou de détacher ou décrocher lesdits supports de l'arbre rotatif. Selon l'invention les éléments d'armatures supérieur et inférieur sont fixés de manière inamovible sur l'arbre rotatif. De même, les pales sont fixées de manière inamovible sur les éléments d'armature. C'est le mouvement de rétractation ou de déploiement du mât rotatif qui entraine le mouvement des éléments d'armature contrairement à l'art antérieur où les éléments d'armature sont mobiles par rapport au mât rotatif. L'invention sera bien comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront clairement au vu de la description qui suit donnée à titre d'exemple en référence à la planche de dessins annexée sur laquelle : - La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention en position déployée. - La figure 2 est une vue en perspective d'un dispositif selon l'invention en position repliée. - La figure 3 est une vue du dispositif éolien selon l'invention sur laquelle une seule pale est représentée afin de laisser apparaître l'arbre rotatif central télescopique. On se référera en premier lieu à la figure 1 représentant un exemple de dispositif éolien (1) selon l'invention. Un tel dispositif (1) est apte à transformer l'énergie éolienne en énergie électrique ou mécanique par des moyens bien connus de l'homme du métier et qui ne seront pas décrits plus avant dans le présent mémoire. Le dispositif selon l'invention est par exemple un dispositif (1) à axe vertical de type Savonius et présente des pales (9) courbées, de préférence semi-cylindriques. L'homme du métier pourra néanmoins adapter l'invention à d'autres types de dispositifs éoliens à axe vertical comme par exemple à des dispositifs éoliens de type Darrieus ou à pales radiales planes, courbées ou hélicoïdales. Le dispositif éolien (1) selon l'invention comprend donc un rotor à axe vertical portant au moins deux pales (9) placées intercalées entre deux éléments d'armature (5, 7) rigides espacés et fixées à ces éléments d'armature (5, 7) par leurs extrémités inférieures et supérieures. Les pales (9) sont fixées à l'élément d'armature (5) inférieur par leur extrémité inférieure et fixées à l'élément d'armature (7) supérieur par leur extrémité supérieure. Il est précisé que le nombre de pales (9) portés par le rotor du dispositif (1) ne saurait être limitatif de l'invention et peut être aisément modifié par l'homme du métier. Lorsqu'il est déployé, le dispositif (1) se présente donc sous forme d'une éolienne à axe vertical c'est-à-dire que l'axe de rotation du rotor principal est disposé verticalement et est parallèle à l'axe du mât (non représenté) portant le dispositif éolien (1). Les pales (9) sont disposées sensiblement à la verticale. Ce type de dispositif éolien (1) offre l'avantage de pouvoir être pleinement efficace quelque soit la direction du vent. De préférence, le dispositif (1) selon l'invention présentera au moins trois pales (9) ce qui facilitera la mise en rotation du rotor même par vent faible. Selon l'invention et ainsi qu'illustré à la figure 3, le dispositif éolien (1) comprend en outre un arbre rotatif (11) central configuré pour pouvoir modifier la hauteur qu'il présente. Selon l'invention, l'arbre rotatif (11) est configuré pour pouvoir se déployer ou se rétracter selon sa hauteur et modifier ainsi l'écartement entre les supports inférieur (5) et supérieur (7) depuis une position déployée jusqu'à une position repliée et inversement, de telle sorte à ce que le dispositif (1) présente en position repliée une hauteur inférieure à celle qu'il présente en position déployée. De la sorte le rangement ou l'escamotage du dispositif éolien (1) selon l'invention est facilité. Le dispositif (1) selon l'invention est donc apte à s'aplatir en vue de son rangement et de préférence, il s'aplatit autant que possible en tenant compte de l'épaisseur des éléments comme par exemple les pales (9) qui se trouvent repliés entre eux. La figure 2 est une représentation illustrant le dispositif éolien (1) selon l'invention replié. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, l'arbre rotatif (11) est télescopique. Par exemple l'arbre rotatif comprend ou est constitué d'un vérin. Ce vérin peut par exemple être un vérin, hydraulique, pneumatique ou encore électrique. Il est avantageusement configuré pour être actionné à distance au moyen par exemple d'un moteur et d'un organe de commande. L'homme du métier trouvera un intérêt particulier à pouvoir actionner le vérin du dispositif éolien (1) à partir du tableau de bord du véhicule sur lequel le dispositif est monté. De préférence l'arbre rotatif (11) s est télescopique au moins dans sa portion situé entre les éléments d'armature inférieur (5) et supérieur (7). On aura compris que la modification en hauteur de l'arbre rotatif (11) imprime un mouvement de translation verticale à l'élément d'armature supérieur (7) afin de le déplacer verticalement vers le haut pour placer le dispositif (1) en position déployée 10 et/ou de le déplacer verticalement vers le bas pour placer le dispositif (1) en position repliée. De la sorte la modification de la hauteur de l'arbre rotatif (11) entraîne une modification de l'écartement entre les éléments d'armature inférieur et supérieur. Avantageusement, élément d'armature inférieur (5) reste immobile durant la modification de la hauteur de l'arbre rotatif (11), mais d'autres configurations sont 15 envisageables. Il est également envisageable dans le cadre de l'invention de placer au moins un élément d'armature intermédiaire (non représentée) entre l'élément d'armature inférieur (5) et l'élément d'armature supérieur (7), par exemple afin de rigidifier les pales (9). Dans une telle configuration, la modification en hauteur de l'arbre rotatif 20 (11) imprime un mouvement de translation verticale audit élément d'armature intermédiaire afin de le déplacer verticalement. Ce mouvement peut être imprimé soit directement lorsque l'élément d'armature intermédiaire est lui aussi fixé à l'arbre rotatif (11) soit indirectement lorsque l'élément d'armature intermédiaire est relié à l'arbre rotatif sans y être fixé par exemple au moyen d'un élément annulaire. 25 L'élément d'armature intermédiaire peut également n'avoir aucun contact avec l'arbre rotatif est être uniquement un élément structurant ou de rigidification des pales (9). Afin d'optimiser la diminution de l'encombrement présenté par le dispositif (1) l'arbre rotatif (11) ne s'étend avantageusement pas verticalement au-delà de l'élément 30 d'armature (7) supérieur. De manière avantageuse, les pales (9) sont en un matériau souple de préférence étanche et sont dimensionnées pour être tendues lorsque le dispositif est en position déployée. On aura compris que c'est la modification de l'écartement entre les éléments d'armature supérieur (7) et inférieur (5) qui permet de tendre les pales et donc de déployer le dispositif éolien (1). Le matériau constitutif des pales (9) sera de préférence non élastique. Lorsque le dispositif (1) est de type Savonius, les pales (9) sont semi-cylindriques et présentent avantageusement un diamètre égal ou supérieur à la moitié du diamètre présenté par le rotor. Lorsque le diamètre des pales (9) est supérieur à la moitié du diamètre du rotor, les pales (9) sont alors avantageusement disposées de façon a être légèrement désaxées et présentent de manière connue un espacement entre leurs bords internes. De préférence, cet espacement présente une longueur comprise entre un tiers et un sixième du diamètre présenté par les pales (9). Afin de linéariser l'effort appliqué sur les pales (9) celles-ci seront avantageusement disposées de manière hélicoïdale. Ceci est rendu possible entre autres par la manière dont sont fixées les pales (9) sur les éléments d'armature (5,7). Cet effet peut être renforcé par l'emploi d'éléments d'armature intermédiaires à vocation structurante. Les éléments d'armature (5, 7) peuvent se présenter sous forme de disques, ainsi qu'illustrés sur les figures, mais d'autres formes sont envisageables. Par exemple, les éléments d'armature peuvent épouser le profil des pales (9). On aura bien compris qu'idéalement le dispositif (1) ne présente aucun élément rigide non rétractable entre les deux éléments d'armature (5, 7) de sorte à ce que l'aplatissement du dispositif (1), ou autrement dit le rapprochement entre les deux éléments d'armature (5, 7) ne soit pas empêché ou limité. L'invention s'adresse également à des véhicules comme par exemple des véhicules automobiles ou des camping-cars munis d'un dispositif éolien (1) selon l'invention. Ledit dispositif (1) est de préférence monté sur le toit du véhicule. Il est mis en position déployée lorsque le véhicule est à l'arrêt afin de l'alimenter en électricité, par exemple pour recharger sa batterie. Lorsque le véhicule se déplace le dispositif selon l'invention est mis en position repliée et est rangé dans un compartiment présent sur le toit et prévu à cet effet. L'homme du métier pourra trouver intérêt à monter le rotor du dispositif (1) selon l'invention sur un mât télescopique et coupler la variation en hauteur du rotor, via la variation en hauteur de l'arbre rotatif (11), avec l'augmentation ou la diminution de la hauteur dudit mât en vue de faciliter son escamotage et son rangement par exemple dans un caisson de rangement situé sur le toit du véhicule. L'ouverture du compartiment de rangement et le déploiement ou repliement du dispositif sont avantageusement commandés depuis le tableau de bord du véhicule. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-avant, donnés seulement à titre d'exemple, mais englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme du métier dans le cadre de la définition qui en a été donnée. REVENDICATIONS1- Dispositif éolien (1) comprenant un rotor à axe vertical portant un arbre rotatif (11) sur lequel sont fixés au moins deux éléments d'armature (5, 7) portant au moins deux pales (9) souples, caractérisé en ce que l'arbre rotatif (11) est configuré pour pouvoir varier en hauteur depuis une position repliée jusqu'à une position déployée et inversement. 2- Dispositif éolien (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que la modification de la hauteur de l'arbre rotatif (11) entraîne la modification de l'écartement entre lesdits éléments d'armature (5, 7). 3- Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il présente en position repliée une hauteur inférieure à celle qu'il présente en position déployée. 4- Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'arbre rotatif (11) est télescopique, de préférence l'arbre rotatif (11) est télescopique au moins dans sa portion située entre les éléments d'armature (5, 7). 5- Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'arbre rotatif (11) comprend au moins un vérin de préférence configuré pour être actionné à distance. 6- Dispositif éolien selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que la modification en hauteur de l'arbre rotatif (11) imprime un mouvement de translation verticale à un élément d'armature supérieur (7) afin de le déplacer verticalement vers le haut pour placer le dispositif (1) en position déployée et/ou de le déplacer verticalement vers le bas pour placer le dispositif (1) en position repliée. 2968725 n 7- Dispositif éolien selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'un élément d'armature inférieur (5) reste immobile durant la modification de la hauteur de l'arbre rotatif (11). 5 8- Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un élément d'armature intermédiaire situé entre l'élément d'armature inférieur et l'élément d'armature supérieur, et en ce que la modification en hauteur de l'arbre rotatif (11) imprime un mouvement de translation verticale audit élément d'armature intermédiaire afin de le 10 déplacer verticalement. 9- Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que l'arbre rotatif (11) ne s'étend pas verticalement au-delà de l'élément d'armature (7) supérieur. 10-Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que les pales (9) sont en un matériau souple de préférence étanche et sont dimensionnées pour être tendues lorsque le dispositif (1) est en position déployée. 11-Dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que les pales (9) sont semi cylindriques et/ou en ce que le rotor est un rotor de type Savonius, de préférence les pales sont au moins au nombre de trois. 25 12- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 caractérisé en ce que les pales (9) sont disposées de manière hélicoïdale. 13- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12 caractérisé en ce que le rotor est monté sur un mât télescopique. 14- Véhicule caractérisé en ce qu'il présente un dispositif éolien (1) selon l'une des revendications 1 à 13 de préférence monté sur son toit. 15 20 30