FR 2965863 A1 20120413 FR 1004032 A 20101011 Introduction « Le moteur éolien vertical » transforme l'énergie cinétique de translation du flux d'air incident sur les pales en énergie cinétique de roulement (rotation) de 1a machine, qui est utilisée par celle-ci pour réaliser un travail utile. L'objectif est d'augmenter la potentialité du moteur éolien vertical, de créer les conditions de sécurité et de régularité nécessaire à son bon fonctionnement. L'éolienne est pourvue de capteurs d'air ambiant (paravents) et d'une tour hexagonale servant d'ossature et de protection au moteur éolien évoluant en son sein. Les persiennes garantissent une meilleure utilisation de la potentialité de la sécurité et de la régularité durant le fonctionnement du moteur éolien vertical notamment en cas clé tempête et d'ouragan. Tour de protection du « moteur éolien vertical » Construction et fonctionnement L'objectif fondamental de la tour est de protéger la machine en cas de vitesse excessive de l'air ambiant (tempête), qui met en péril l'intégralité physique du « moteur éolien ». La tour hexagonale de protection est constituée de six panneaux hexagonaux pliables dos à dos (Fig 2), en forme de rideau se fermant mécaniquement pour que les forces d'air ambiant ne pitjssent détruire la machine. Autour du mdteur éolien se trouve six colonnes (fer ou bêto i), qui définissent les limites de l'hexagone de la tour. Trois de ces tetdnries coïncident avec les pales du capteur d'air. A partir des coldnrieS capteur, se déplacent les paravents pliables par groupe de deux qui se trouvent à proximité immédiate. Situés au dos des paravents, des capteurs d'air ambiant s'ouvrettt et se ferment mécaniquement protégeant la machine de l'effet destructeur dit vent en cas de tempête. Quant le vent est à vitesse normale, des moteurs indépendants ouvrent et ferment les paravents de la machine et celle-ci continue fonctionner normalement. Développement- description Capteur d'air dans le milieu ambiant et parties intégrales de fonctionnement La fonction principale est de capter l'air et d'augmenter sensiblement le volume de la masse et de la vitesse de l'air incident sur les pales du « moteur éolien », afin d'augmenter la potentialité mécanique de la machine. Le capteur d'air (Fig1) n'est pas un équipement complexe. Trois paravents fixes, convergent formant des angles de 120° en donnant une configuration triangulaire. Les paravents s'orientent en tenant compte de la direction prédominante de l'air ambiant et du lieu où se trouve installé le fia moteur éolien. Les paravents se construisent à partir des piliers de la tour hexagonale qui sont inscrits à la circonférence décrite par les points périphériques des pales pendant leur rotation. La longueur des paravents est égale à la longueur des pales ainsi qu'au rayon de la A5 circonférence décrite par les points périphériques. Les droites du paravent sont celles qui unissent le centre de rotation de la machine avec l'habillement. Les droites ab et cd définissent la section de sortie de l'air des secteurs 1 et 2 du moteur et sa longueur coïncide avec le rayon de la circonférence. Les lignes cf et gh déterminent la section L a d'entrée de l'air ambiant en différents secteurs. La section de l'air ambiant dans les secteurs 1 et 2 sera toujours supérieure à la section de sortie. Dans un centre secteur sur la figure 1, le capteur d'air est orienté spécialement selon la direction prédominante du vent, du sud au 2-5 nord (S-N). La masse totale de l'air qui entre dans le capteur se divisent en deux parties. Une partie dans le secteur 1 et l'autre partie dans le secteur 2 de la machine. La section d'entrée dans le secteur 1(S el ) est supérieure au secteur 2 (S e2) .Dans les autres secteurs, les sections de sorties sont égales Sel = S s 2 . La longueur de ces sections est égale à la longueur des pales et par extension égale, au rayon de la circonférence décrite par les points périphériques des pales. Dans ces conditions, le volume et la masse de l'air qui entrent dans le secteur sont supérieurs à ceux qui entrent dans le secteur 2. La vitesse de l'air à la sortie du secteur 1 (VI ) est supérieure à la vitesse de l'air à la sortie du secteur 2 (V2) . Résumé M1 > M2 et VI > V2. Le capteur de l'air exerce sa fonction de la manière suivante : L'air ambiant pénètre dans le capteur par la section d'entrée Sel et À Se 2 à la vitesse Va et sort par le secteur de sortie Ss 1 et Ss 2 . La vitesse V1 et V2 est supérieure à la vitesse d'entrée d'air Va . La vitesse de sortie d'air dans le secteur se calcul en appliquant : vs1 = Va Sel Ss1 Avec 1a vitesse qui agit sur la pale A, s'exerce une force de pression A 5 dynamique (F p d) qui la force à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre. La valeur de cette force se calcul en appliquent F p d = DS V2s1 en newtron (N), où D est la densité de l'air Y S est la superficie de la pale en m2. La potentialité développée par cette force est : P p d = DS V3 s1 en W ou CV.1KW =1,36 CV. r~ La vitesse de sortie de l'air dans le secteur 2 est : v v s2 = a Se2 S s 2 La vitesse de sortie Vs 2 est de plus faible importance que Vs 1 . Cette différence est due à la force de pression exercée par l'air sur la surface concavée de la pale D qui est supérieure à la pression de l'air sur la surface convexé de la dite pale. En résumé, il s'exerce une force de sustentation horizontale (F s n ) qui agit sur la pale D, l'obligeant à tourner dans le même sens que la pale A. La valeur de cette force de sustentation horizontal se calcul grâce à l'équation Fsh = DSV2 s2 (Vs 1 - V s 2) en newtron (N), et la potentialité développée par cette force : P s n = DSV2 s 2 (Vs 1 - Vs 2) en W ou CV. L'air qui passe dans le secteur 2 exerce une pression sur les parties mobiles de la pale C et les ouvre permettant son accès dans le secteur 3 du moteur éolien. Avec l'ouverture des parties mobiles, s'exerce une diminution sensible de la force de résistance à l'avance, offerte par l'air et favorise le fonctionnement de la machine. L'air passe du secteur 2 au secteur 3 à une vitesse égal à celle acquise dans le secteur 2 (V s2). La vitesse dans le secteur 4 est zéro. Par conséquence, la pression de l'air qui s'exerce sur la surface de la pale B concave est supérieure à celle exercée sur la surface convexe de À d celle-ci. Cette dernière est à l'origine d'une force de sustentation horizontal qui agit sur la pale, l'obligeant à tourner dans le même sens des pales A et D. La valeur de cette force se calcul ainsi : F s h = DS V2 s2 (N). Pour la puissance développée par cette force, la formule appliquée est : P s h = DS V3 s 2 (W ou CV). ,n La force totale Pt développée par le moteur éolien est égale à la somme des puissances développées par les forces qui agissent sur les pales A, B et D. Le calcul est le suivant : Pt = Pa + Pb + P~ (W ou CV). Autre variante pour protéger le moteur éolien de l'effet destructeur .2o du vent (ouragan) : celle-ci consiste à utiliser des persiennes fixées sur six paravents encerclant la tour hexagonal. Les persiennes s'ouvrent et se ferment partiellement sous la commande du capteur air ambiant. L'utilisation de ce système de protection créée des conditions 25- efficaces de protection et de bon fonctionnement de la machine. Par exemple : 1. La valeur de la vitesse de l'air incident sur les pales du moteur éolien se maintien dans les valeurs permicil,le de sécurité et de bon fonctionnement de la machine. 30 2. La tour se ferme totalement quand la vitesse du vent met en péril l'intégrité physique de la machine. 3. La tour s'ouvre quand la vitesse du vent permet le bon fonctionnement de la machine. 4. Les moteurs actionnant le fonctionnement des paravents sont indépendants à la tour et sont connectés à l'énergie électrique du réseau national. 5. La tour est composée de fer, de béton et d'aluminium composite comme le moteur éolien vertical. 6. Les persiennes de la tour de protection peuvent s'ouvrir et se fermer en cas de nécessité pour isoler le moteur éolien vertical mettant en péril l'intégralité physique de la machine et des équipements auxiliaires. Potentialité mécanique total du moteur éolien vertical à différentes vitesseSde l'air ambiant. Potentialité des pales Potentialité total du moteur Va A g p Km/h m/s Kw Kw Kw Kw CV 4.5 1.25 0.01 0.08 0.007 0.19 0.25 9.0 2.50 0.78 0.7 0.04 1.5 2.0 18.0 5.0 6.8 5.0 0.5 12.3 16.7 27.0 7.5 22.4 17.3 1.6 41.3 56.2 36.0 10.0 53.4 40.6 3.9 97.9 133.2 45.0 12.5 104.6 79.8 7.5 191.9 260.9 54.0 15.0 181.1 137.0 13.3 331.4 450.7 63.0 17.5 285.3 218.7 20.3 524.3 713.0 72.0 20.0 427.0 324.8 31.0 782.8 1064.6 81.0 22.5 609.2 460.8 44.9 1114.9 1516.3 1532.5 2084.2 90.0 25.0 836.7 634.5 61.3 99.0 27.5 1108.7 847.0 79.5 2035.2 2767.9 108.0 30.0 1441.5 1096.4 104.7 2433.2 3309.2 117.0 32.5 1834.8 1397.6 132.8 3365.2 4576.6 4202.7 126.0 35.0 2294.0 1741.0 167.7 5715.7 Légende 1. Paravent ouvrant captant l'air ambiant augmentant la potentialité du moteur éolien. 2. Piliers de la tour servant d'ossature au moteur éolien 3. Persiennes motorisées horizontales fermant, ouvrant et sécurisant le moteur éolien en cas de tempête. 4. Moteur éolien N°0804966 évoluant dans la tour. 5. Air ambiant 6. Rideau roulant REVENDICATIONS1) Construction d'une tour hexagonale constituée de piliers (fer ou béton) servant d'ossature au « moteur éolien vertical » protégeant et augmentant la potentialité de celui-ci par l'adjonction 2) de paravents et 3) de persiennes horizontales, servant à diriger le flux d'ait ambiant sur les pales du « moteur éolien vertical » qui se meut en son sein en protégeant celui-ci de l'air ambiant (tempête, ouragan) mettant en péril l'intégralité physique de la construction. La dite construction est en relation avec sa hauteur et le diamètre de celle-ici et détermine la potentialité du « moteur éolien vertical » brevet n° 08-04-966. L'ensemble de la construction est particulièrement judicieuse dans le cas de « château d'eau pour adduction d'eau gratuite.