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Turbine éolienne à axe transversal.
L'invention concerne une turbine éolienne comportant au moins une pale.
Les turbines éoliennes actuelles sont classées en deux types principaux : les turbines à axe horizontal, et les turbines à axe vertical. Les turbines à axe horizontal sont dites à portance, car elles utilisent cette composante de la force du vent pour produire le couple moteur utile. Les turbines à axe vertical sont classées en deux types, selon la composante de la force du vent qui produit le couple moteur : les turbines à portance, de type"Darrieus"et les turbines à tramée, de type"Savonius" ou autre.
L'inconvénient majeur des éoliennes à axe vertical et à traînée réside dans le couple moteur négatif des pales remontant le vent.
L'inconvénient majeur des éoliennes à portance est de ne pouvoir utiliser la force de traînée.
La présente invention limite ces inconvénients et apporte d'autres avantages expliqués après l'exposé ci-dessous.
Les turbines éoliennes proposées comportent au moins une pale.
Chaque pale est montée sur un arbre secondaire de façon à pouvoir tourner librement sur celui-ci.
Chaque arbre secondaire est fixé perpendiculairement à un arbre principal.
L'arbre principal est monté sur des paliers de façon à pouvoir tourner, pour qu'il puisse être orienté perpendiculairement à la direction du vent.
Un mécanisme raccorde la pale et l'arbre principal de manière à ce que, pour un tour de la pale autour de son arbre secondaire, l'arbre principal fait également un tour.
Ce mécanisme doit être réglé pour que la pale soit sensiblement parallèle au vent lorsqu'elle passe parallèlement à l'axe principal.
Ce mécanisme permet à la force de portance et à la force de tramée d'agir sur chaque pale dans une proportion qui dépend principalement de la vitesse du vent relatif, de la position de la pale sur sa trajectoire, et des diverses caractéristiques de la pale.
Sur toute la trajectoire, la pale est positionnée de façon que la composante utile de la force du vent sur cette pale produise un couple moteur toujours dans le même sens sur l'arbre principal.
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Les turbines comportent avantageusement plusieurs pales et le mouvement décrit est continu et décalé d'une pale à l'autre. Le décalage assure la continuité du couple moteur produit par les pales sur l'arbre principal.
Quand l'arbre principal est horizontal, ce type de turbine éolienne n'a pas besoin de pylône, mais d'un simple support, car le dispositif mécanique force les pales à se mouvoir entre des positions au-dessus de l'arbre horizontal et des positions sensiblement au niveau de cet arbre.
L'absence de pylône amène une réduction de coût, mais aussi une grande facilité d'accès aux pales et aux divers mécanismes pour leur installation et leur maintenance. L'absence de pylône permet aussi une intégration meilleure dans le paysage.
Un autre avantage essentiel est la possibilité, sans changer les autres composants de l'éolienne, de changer ou modifier les pales pour les adapter aux vitesses de vent, au paysage, et aux autres caractéristiques du site éolien.
L'orientation de l'arbre principal perpendiculairement à la direction du vent est réalisable par des moyens classiques tels que l'empennage et les systèmes servomoteur. L'orientation est automatique pour certaines réalisations.
Les pales peuvent être de types tout à fait différents.
Les pales de surface importante privilégiant l'action de la traînée du vent et les vitesses de vent faibles sont avantageusement faites de voilures sous-tendues par des nervures en matériau léger.
Dans des sites éoliens avec des vents de vitesses plus élevées, des profils classiques symétriques sont avantageusement utilisés (par exemple : les profils NACA 0012, 0015...).
Les pales flexibles ont une application idéale avec ce type d'éolienne. Elles augmentent la portance sur une partie de la trajectoire, et permettent une régulation automatique.
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La régulation pour des vents de vitesses plus élevées que la vitesse maximale prévue à la conception, est obtenue statiquement (à l'arrêt), en réduisant la surface des pales, ou dynamiquement (en fonctionnement) en réduisant l'angle entre la direction du vent et la direction de l'arbre horizontal, ce qui réduit les composantes utiles de la force du vent sur les pales.
La mise hors service, pour des vents violents, est obtenue statiquement (à l'arrêt) ou dynamiquement (en fonctionnement) en positionnant l'arbre horizontal et donc les pales parallèlement à la direction du vent.
Avec ou sans pylône, les nacelles des éoliennes classiques à axe horizontal peuvent être adaptées pour fonctionner avec ce type d'éolienne. L'arbre horizontal doit pouvoir être orienté perpendiculairement au vent et prolongé des deux côtés de la nacelle.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire.
Dans les différentes figures représentant une même réalisation (références composées d'un même numéro de figure et d'une lettre différente) les mêmes références désignent des éléments identiques.
Les figures la à Id sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à un arbre secondaire et à une pale.
La figure le est une vue en perpective d'une turbine à un arbre secondaire et à une pale.
Les figures 2a à 2d sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à deux arbres secondaires coaxiaux et à deux pales.
La figure 2e est une vue en perpective d'une turbine à deux arbres secondaires coaxiaux et à deux pales.
La figure 3 est une vue en perpective d'une turbine à trois arbres secondaires du même coté de l'arbre principal et à trois pales.
La figure 4a est une vue de face d'une position d'une turbine à deux arbres secondaires avec chacun une pale.
La figure 4b est une vue de profil d'un exemple de pale à surface importante, avec une vue de face de cette pale dans la figure 4a..
Les figures 4c à 4f sont des vues de face de quatre positions d'une turbine à deux arbres secondaires avec chacun une pale.
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La figure 5a est une vue de face d'une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales.
La figure 5a montre une vue de face d'une pale"classique"de type NACA 0015, la figure 5e montre une coupe selon AA'de deux pales de ce type.
Les figures 5b et 5c sont des vues de face de deux positions d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales.
La figure 5d est une vue d'en haut d'une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales non représentées.
La figure 6 est une vue d'en haut d'une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales (non représentées) avec un empennage.
La figure 7 est une vue d'en haut d une position d'une turbine à quatre arbres secondaires coaxiaux deux par deux, et quatre pales. L'arbre horizontal est excentré par rapport à l'axe vertical.
La figure 8 est une vue d'en haut d'une position d'un ensemble de deux turbines éoliennes avec chacune deux arbres secondaires coaxiaux et deux pales. Les deux arbres horizontaux font un angle entre eux.
Les réalisations décrites ci-dessous, ne sont pas exhaustives, ni dans le nombre et les positions des arbres principaux et secondaires, ni dans les dimensions, le nombre et la forme des pales, ni dans le type de roues dentées, ni dans les différents composants du support, ni dans les moyens de transmettre le couple moteur, ni dans les systèmes d'orientation par rapport au vent, ni dans les systèmes de régulation.
La réalisation la plus simple d'une turbine éolienne est représentée par les figures la à le. Elle est constituée d'une pale plane (110). Cette réalisation explique le mouvement de cette pale et de chaque pale des autres réalisations. La pale (110) est solidaire de la roue dentée (120) centrée sur l'arbre secondaire (101). La roue dentée (125) centrée sur l'arbre principal horizontal (100) mais fixe en rotation par rapport à cet arbre (100), a le même nombre de dents que la roue dentée (120). Les deux roues dentées forment un engrenage concourant et perpendiculaire. L'ensemble pale (110) et roue dentée (120) tourne autour de l'arbre (101) à la même vitesse angulaire que celle de la rotation de l'arbre horizontal principal (100).
C'est ce mécanisme qui positionne la pale en permanence au-dessus de l'arbre (100) ou sensiblement au niveau de cet arbre.
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Les figures (1 a à 1 d) montre quatre positions de l'éolienne, décalées de 90 dans son mouvement de rotation autour de l'arbre horizontal (100) Le vent pour ces figures est orienté perpendiculairement au plan du dessin.
La roue dentée (125) est solidaire du cylindre (130). Ce cylindre (130) doit s'orienter perpendiculairement au vent en tournant autour de l'axe (105).
Les mécanismes de transmission du couple moteur, de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés. Le support est suggéré par le palier (140) roulant sur le bloc (141) fixé au sol.
La figure le est un dessin en perspective correspondant à la position de la figure la..
La turbine éolienne représentée par les figures 2a à 2e, est obtenue en ajoutant à la réalisation précédente, une pale (211) identique à la pale (210) et solidaire d'une roue dentée (221) identique à la roue dentée (220).
Les ensembles pales (210 et 211) et roues dentées (220 et 221) tourne autour de deux arbres coaxiaux (201 et 202) à la même vitesse angulaire que celle de la rotation de l'arbre horizontal principal (200). C'est ce mécanisme qui positionne la pale en permanence au-dessus de l'arbre (200) ou sensiblement au niveau de cet arbre.
Les figures 2a à 2d montre quatre positions de l'éolienne décalées de 90 dans son mouvement de rotation autour de l'arbre horizontal (200). Les deux pales (210 et 211) tournent autour de leur arbre secondaire respectif (201 et 202). Le vent pour ces figures est orienté perpendiculairement au plan du dessin.
La roue dentée (225) est solidaire du cylindre (230). Ce cylindre doit s'orienter perpendiculairement au vent en tournant autour de l'axe (205).
Les mécanismes de transmission du couple moteur, de régulation, et d'orientation au vent ne sont pas représentés. Le support est suggéré par le palier (240) roulant sur le bloc (241) fixé au sol.
La figure 2e est un dessin en perspective correspondant à la position de la figure 2a..
La turbine éolienne, illustrée en perpective par la figure 3, fonctionne de façon similaire aux réalisations précédentes. Elle est formée de trois roues dentées (321,322 et 323) solidaires respectivement des 3 pales (311,312 et une pale non illustrée) qui tournent respectivement autour de trois arbres concourant (301,303, et un arbre non visible centré sur l'axe 302) faisant entre eux un angle de 120 . Ces trois arbres sont solidaires et perpendiculaires à l'arbre horizontal (300). La roue dentée (325) fixe en rotation par rapport à l'arbre horizontal (300) est solidaire du cylindre (330).
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Pour éviter le croisement des trajectoires des pales, celles ci sont inclinées chacune par rapport à un plan perpendiculaire à leur axe de rotation.
La réalisation illustrée par les figures 4a à 4f est une turbine éolienne composée de deux arbres secondaires disposés sur un arbre horizontal (400) de part et d'autre et à même distance d'un axe vertical (405) autour duquel tourne l'ensemble de l'éolienne pour s'orienter favorablement au vent. Le vent a une direction perpendiculaire au plan des figures 4a et 4c à 4f..
Autour de chaque arbre secondaire (401 et 402) tourne une pale (410 et 415). Ces deux arbres secondaires (401 et 402) sont avantageusement, mais pas obligatoirement perpendiculaires entre eux, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales sur l'arbre horizontal (400) pendant sa rotation.
Pour pouvoir se croiser, les pales (410 et 415) doivent avoir une partie courbe (416 dans la figure 4b). Une pale typique (415) à surface importante est illustrée aux figures 4a et 4b..
Les roues dentées (425 et 426) fixes en rotation par rapport à l'arbre horizontal (400) sont solidaires du cylindre (430) dans lequel tourne l'arbre horizontal (400).
Ce cylindre tourne sur le support (441) par l'intermédiaire de paliers (440 et 442) autour de l'axe (405).
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre (400) par une poulie (450) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction.
Les figures 4c à 4f montrent quatre positions des pales et des arbres de l'éolienne.
La réalisation illustrée par les figures 5a à 5d est une turbine éolienne composée de quatre arbres secondaires disposés sur un arbre horizontal (500), ils sont coaxiaux deux par deux et les deux paires sont situées de part et d'autre et à même distance d'un axe vertical (505) autour duquel tourne l'ensemble de l'éolienne pour s'orienter favorablement au vent. Le vent a une direction perpendiculaire au plan des figures 5aà5c..
Chaque arbre secondaire (501,502, 503 et 504) est muni d'une pale. Ces deux couples d'arbres secondaires (501 et 503) et (502 et 504) sont avantageusement, mais pas obligatoirement perpendiculaires entre eux, ce qui permet d'équilibrer le moment des forces des pales sur l'arbre horizontal (500) pendant sa rotation.
Pour pouvoir se croiser, les pales (510,511, 515 et 517) doivent avoir une partie courbe, comme il est décrit dans la figure 4b de la réalisation précédente. Des pales classiques de type NACA0015 (415 et 417) sont illustrées aux figures 5a et 5e. La partie courbe de la pale peut également avoir ce profil. Dans la position de la figure 5a, une pale (517) est cachée par une autre pale (515).
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Les roues dentées (525 et 526) fixes en rotation par rapport à l'arbre horizontal (500), sont solidaires du cylindre (530) dans lequel tourne l'arbre horizontal (500).
Ce cylindre tourne sur le support (541) par l'intermédiaire de paliers (540 et 542) autour de l'axe (505).
La transmission du couple moteur se fait à partir de l'arbre (500) par une poulie (550) ou d'autres moyens tels que des engrenages ou roues à friction.
Les figures 5b et 5c montrent deux positions des pales et des arbres de l'éolienne.
La figure 5d est une vue de haut, sans les pales, permettant de représenter le support avantageusement cylindrique (541), sur lequel roulent les deux paliers (540 et 542).
Ceci permet à la turbine éolienne de s'orienter favorablement au vent. La direction du vent est indiquée (V) dans la figure 5d..
Une réalisation composée de six pales et six arbres secondaires disposés trois par trois à chaque extrémité de l'arbre principal est possible, mais pas illustrée.
Les systèmes d'orientation possible sont illustrés par les figures 6,7 et 8 concernant des turbines éoliennes de quatre arbres secondaires et quatre pales. Les pales ne sont pas représentées. Ces systèmes sont applicables aux autres réalisations décrites.
La direction du vent est symbolisée par la flèche (V).
La figure 6 montre l'utilisation d'un empennage (670) attaché au cylindre (630) qui tourne autour de l'axe (605).
La figure 7 montre un système dans lequel l'arbre horizontal (700) est décalé par rapport à l'axe vertical (705). Le cylindre (730) et les paliers (740 et 742) sont reliés par les bras (780 et 781). L'ensemble tourne autour de l'arbre vertical (706) sur le support (741).
La figure 8 illustre une combinaison de deux turbines éoliennes. Leurs arbres horizontaux (808 et 809) concourent en un point situé sur l'axe vertical (805).
Les deux arbres font un angle relativement faible, qui permet l'orientation automatique de l'ensemble par rapport au vent (V). Ce dispositif permet aussi la régulation en augmentant l'angle (fui) entre les deux arbres (808 et 809) en fonction de la force du vent, par réduction de la composante utile de cette force sur les pales.
Les matériaux nécessaires à la fabrication des pales sont fonction des qualités voulues et prévues à la conception, telles que la solidité, la légèreté, l'élasticité, la résistance au soleil, à l'eau, au vieillissement, etc..
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Les pales de surface plane et importante sont avantageusement faites de voilures (voiliers, planche à voile, etc. ) sous-tendues par des nervures en matériau solide et léger (aluminium, fibre de verre, matériaux composites, etc. ). L'élasticité des voiles doit être réglée, pour éviter les claquements à chaque tour.
Les pales de type classique, sont normalement symétriques, et faites des matériaux connus des professionnels, tels que le bois, l'acier soudé, l'acier laminé, l'aluminium, les mousses d'uréthane, la fibre de verre, les matériaux composites, etc..
Les applications industrielles sont celles de toutes les éoliennes, leur but est de produire de l'électricité, de la chaleur, et/ou du mouvement. Le mouvement peut, entre autres, servir au pompage d'eau.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux réalisations décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à cette dernière sans sortir du cadre des présentes revendications.
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Wind turbine with transverse axis.
The invention relates to a wind turbine comprising at least one blade.
Current wind turbines are classified into two main types: horizontal axis turbines, and vertical axis turbines. Turbines with a horizontal axis are called lift because they use this component of the wind force to produce the useful engine torque. Turbines with a vertical axis are classified into two types, depending on the component of the wind force which produces the engine torque: lift turbines, of the "Darrieus" type, and halftone turbines, of the "Savonius" type or other.
The major drawback of vertical axis and drag wind turbines is the negative motor torque of the windward blades.
The major drawback of lift wind turbines is that they cannot use drag force.
The present invention limits these drawbacks and provides other advantages explained after the description below.
The proposed wind turbines comprise at least one blade.
Each blade is mounted on a secondary shaft so that it can rotate freely thereon.
Each secondary shaft is fixed perpendicular to a main shaft.
The main shaft is mounted on bearings so that it can rotate, so that it can be oriented perpendicular to the wind direction.
A mechanism connects the blade and the main shaft so that, for one turn of the blade around its secondary shaft, the main shaft also makes a turn.
This mechanism must be adjusted so that the blade is substantially parallel to the wind when it passes parallel to the main axis.
This mechanism allows the lift force and the drag force to act on each blade in a proportion which mainly depends on the speed of the relative wind, the position of the blade on its path, and the various characteristics of the blade. .
Over the entire trajectory, the blade is positioned so that the useful component of the wind force on this blade produces a driving torque always in the same direction on the main shaft.
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The turbines advantageously comprise several blades and the movement described is continuous and offset from one blade to the other. The offset ensures the continuity of the engine torque produced by the blades on the main shaft.
When the main shaft is horizontal, this type of wind turbine does not need a pylon, but a simple support, because the mechanical device forces the blades to move between positions above the horizontal shaft and positions substantially at the level of this tree.
The absence of a pylon leads to a reduction in cost, but also great ease of access to the blades and to the various mechanisms for their installation and maintenance. The absence of a pylon also allows better integration into the landscape.
Another essential advantage is the possibility, without changing the other components of the wind turbine, to change or modify the blades to adapt them to the wind speeds, the landscape, and the other characteristics of the wind site.
The orientation of the main shaft perpendicular to the wind direction is achievable by conventional means such as the empennage and the servomotor systems. Orientation is automatic for certain projects.
The blades can be of completely different types.
The large surface blades favoring the action of wind drag and the low wind speeds are advantageously made of canopies subtended by ribs made of light material.
In wind farms with higher speed winds, symmetrical conventional profiles are advantageously used (for example: NACA profiles 0012, 0015 ...).
Flexible blades have an ideal application with this type of wind turbine. They increase the lift on part of the trajectory, and allow automatic regulation.
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Regulation for winds of speeds higher than the maximum speed provided for in the design, is obtained statically (when stationary), by reducing the surface of the blades, or dynamically (in operation) by reducing the angle between the direction of the wind and the direction of the horizontal shaft, which reduces the useful components of the wind force on the blades.
Decommissioning, for strong winds, is obtained statically (stopped) or dynamically (in operation) by positioning the horizontal shaft and therefore the blades parallel to the wind direction.
With or without a pylon, the nacelles of conventional wind turbines with a horizontal axis can be adapted to work with this type of wind turbine. The horizontal shaft must be able to be oriented perpendicular to the wind and extended on both sides of the nacelle.
Other details and particularities of the invention will emerge from the secondary claims and from the description of the drawings which are annexed to the present specification.
In the different figures representing the same embodiment (references made up of the same figure number and a different letter) the same references designate identical elements.
Figures la to Id are front views of four positions of a turbine with a secondary shaft and a blade.
Figure 1c is a perspective view of a turbine with a secondary shaft and a blade.
Figures 2a to 2d are front views of four positions of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
Figure 2e is a perspective view of a turbine with two coaxial secondary shafts and two blades.
Figure 3 is a perspective view of a turbine with three secondary shafts on the same side of the main shaft and three blades.
Figure 4a is a front view of a position of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
FIG. 4b is a side view of an example of a large surface blade, with a front view of this blade in FIG. 4a.
Figures 4c to 4f are front views of four positions of a turbine with two secondary shafts each with a blade.
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FIG. 5a is a front view of a position of a turbine with four secondary shafts coaxial two by two, and four blades.
FIG. 5a shows a front view of a “conventional” blade of the NACA 0015 type, FIG. 5e shows a section along AA ′ of two blades of this type.
Figures 5b and 5c are front views of two positions of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two, and four blades.
FIG. 5d is a top view of a position of a turbine with four secondary shafts coaxial two by two, and four blades not shown.
Figure 6 is a top view of a position of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two, and four blades (not shown) with a tail.
Figure 7 is a top view of a position of a turbine with four coaxial secondary shafts two by two, and four blades. The horizontal shaft is offset from the vertical axis.
Figure 8 is a top view of a position of an assembly of two wind turbines each with two coaxial secondary shafts and two blades. The two horizontal trees make an angle between them.
The achievements described below are not exhaustive, neither in the number and the positions of the main and secondary shafts, nor in the dimensions, the number and the shape of the blades, nor in the type of cogwheels, nor in the different support components, neither in the means of transmitting the engine torque, nor in the wind orientation systems, nor in the regulation systems.
The simplest embodiment of a wind turbine is shown in Figures la to le. It consists of a flat blade (110). This embodiment explains the movement of this blade and of each blade of the other embodiments. The blade (110) is integral with the toothed wheel (120) centered on the secondary shaft (101). The toothed wheel (125) centered on the horizontal main shaft (100) but fixed in rotation relative to this shaft (100), has the same number of teeth as the toothed wheel (120). The two cogwheels form a concurrent and perpendicular gear. The blade (110) and toothed wheel (120) assembly rotates around the shaft (101) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (100).
It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (100) or substantially at the level of this shaft.
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The figures (1 a to 1 d) show four positions of the wind turbine, offset by 90 in its rotational movement around the horizontal shaft (100) The wind for these figures is oriented perpendicular to the plane of the drawing.
The toothed wheel (125) is integral with the cylinder (130). This cylinder (130) must orient itself perpendicularly to the wind by turning around the axis (105).
The mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown. The support is suggested by the bearing (140) rolling on the block (141) fixed to the ground.
Figure le is a perspective drawing corresponding to the position of figure la ..
The wind turbine shown in Figures 2a to 2e, is obtained by adding to the previous embodiment, a blade (211) identical to the blade (210) and integral with a toothed wheel (221) identical to the toothed wheel (220) .
The blades (210 and 211) and toothed wheels (220 and 221) sets rotate around two coaxial shafts (201 and 202) at the same angular speed as that of the rotation of the main horizontal shaft (200). It is this mechanism which permanently positions the blade above the shaft (200) or substantially at the level of this shaft.
Figures 2a to 2d show four positions of the wind turbine offset by 90 in its rotational movement around the horizontal shaft (200). The two blades (210 and 211) rotate around their respective secondary shafts (201 and 202). The wind for these figures is oriented perpendicular to the plane of the drawing.
The toothed wheel (225) is integral with the cylinder (230). This cylinder must orient itself perpendicularly to the wind by turning around the axis (205).
The mechanisms for transmitting engine torque, regulation, and wind orientation are not shown. The support is suggested by the bearing (240) rolling on the block (241) fixed to the ground.
Figure 2e is a perspective drawing corresponding to the position of Figure 2a.
The wind turbine, illustrated in perspective in Figure 3, operates similarly to the previous embodiments. It is formed by three toothed wheels (321,322 and 323) respectively attached to the 3 blades (311,312 and a blade not shown) which rotate respectively around three concurrent shafts (301,303, and an invisible shaft centered on the axis 302) making between them an angle of 120. These three trees are integral and perpendicular to the horizontal tree (300). The toothed wheel (325) fixed in rotation relative to the horizontal shaft (300) is integral with the cylinder (330).
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To avoid crossing the paths of the blades, they are each inclined relative to a plane perpendicular to their axis of rotation.
The embodiment illustrated in Figures 4a to 4f is a wind turbine composed of two secondary shafts arranged on a horizontal shaft (400) on either side and at the same distance from a vertical axis (405) around which the assembly rotates of the wind turbine to orient itself favorably in the wind. The wind has a direction perpendicular to the plane of Figures 4a and 4c to 4f.
Around each secondary shaft (401 and 402) rotates a blade (410 and 415). These two secondary shafts (401 and 402) are advantageously, but not necessarily perpendicular to each other, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (400) during its rotation.
To be able to cross, the blades (410 and 415) must have a curved part (416 in Figure 4b). A typical blade (415) with a large surface is illustrated in FIGS. 4a and 4b.
The toothed wheels (425 and 426) fixed in rotation relative to the horizontal shaft (400) are integral with the cylinder (430) in which the horizontal shaft (400) rotates.
This cylinder rotates on the support (441) by means of bearings (440 and 442) around the axis (405).
The engine torque is transmitted from the shaft (400) by a pulley (450) or other means such as gears or friction wheels.
Figures 4c to 4f show four positions of the blades and shafts of the wind turbine.
The embodiment illustrated in Figures 5a to 5d is a wind turbine composed of four secondary shafts arranged on a horizontal shaft (500), they are coaxial two by two and the two pairs are located on either side and at the same distance d 'a vertical axis (505) around which rotates the entire wind turbine to orient itself favorably in the wind. The wind has a direction perpendicular to the plane of Figures 5a to 5c.
Each secondary shaft (501,502, 503 and 504) is provided with a blade. These two pairs of secondary shafts (501 and 503) and (502 and 504) are advantageously, but not necessarily perpendicular to each other, which makes it possible to balance the moment of the forces of the blades on the horizontal shaft (500) during its rotation.
To be able to cross, the blades (510,511, 515 and 517) must have a curved part, as described in FIG. 4b of the previous embodiment. Conventional blades of the NACA0015 type (415 and 417) are illustrated in FIGS. 5a and 5e. The curved part of the blade can also have this profile. In the position of FIG. 5a, one blade (517) is hidden by another blade (515).
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The toothed wheels (525 and 526) fixed in rotation relative to the horizontal shaft (500), are integral with the cylinder (530) in which the horizontal shaft (500) rotates.
This cylinder rotates on the support (541) by means of bearings (540 and 542) around the axis (505).
The engine torque is transmitted from the shaft (500) by a pulley (550) or other means such as gears or friction wheels.
Figures 5b and 5c show two positions of the blades and shafts of the wind turbine.
FIG. 5d is a top view, without the blades, making it possible to represent the advantageously cylindrical support (541), on which the two bearings roll (540 and 542).
This allows the wind turbine to orient itself favorably in the wind. The wind direction is indicated (V) in figure 5d.
An embodiment composed of six blades and six secondary shafts arranged three by three at each end of the main shaft is possible, but not illustrated.
The possible orientation systems are illustrated in Figures 6,7 and 8 concerning wind turbines of four secondary shafts and four blades. The blades are not shown. These systems are applicable to the other embodiments described.
The wind direction is symbolized by the arrow (V).
Figure 6 shows the use of a tail (670) attached to the cylinder (630) which rotates around the axis (605).
Figure 7 shows a system in which the horizontal shaft (700) is offset from the vertical axis (705). The cylinder (730) and the bearings (740 and 742) are connected by the arms (780 and 781). The assembly rotates around the vertical shaft (706) on the support (741).
Figure 8 illustrates a combination of two wind turbines. Their horizontal trees (808 and 809) compete at a point on the vertical axis (805).
The two shafts make a relatively small angle, which allows the automatic orientation of the assembly relative to the wind (V). This device also allows regulation by increasing the angle (leak) between the two shafts (808 and 809) as a function of the force of the wind, by reducing the useful component of this force on the blades.
The materials necessary for the manufacture of the blades depend on the qualities desired and provided for in the design, such as solidity, lightness, elasticity, resistance to the sun, to water, to aging, etc.
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The blades of flat and large surface are advantageously made of blades (sailboats, windsurfing, etc.) subtended by ribs made of solid and light material (aluminum, fiberglass, composite materials, etc.). The elasticity of the sails must be adjusted, to avoid snapping at each turn.
The blades of classic type, are normally symmetrical, and made of materials known to the professionals, such as wood, welded steel, rolled steel, aluminum, urethane foams, fiberglass, materials composites, etc.
Industrial applications are those of all wind turbines, their goal is to produce electricity, heat, and / or movement. The movement can, among other things, be used for pumping water.
It should be understood that the invention is in no way limited to the embodiments described and that many modifications can be made to the latter without departing from the scope of the present claims.