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soua le bénéfice de'11i.conv:ent1on Internationale du 20 Mars 1883
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Fe1eant', .1fbJet' fl'une demande 'de{9rèvèt invention déposée vèn -nae ous : :e ïi" ¯'.455; 6 ,e :5 vrte3f::,9I d'une demande ::." ('"" ,,;,?-:.'..!!- "'1'{;.1 .: :11;.": '"-," =#.., -.:..:/.:'; ",';, (1',add1 t:t'eb." en 'Frnoe'n':40'IIa.;-,,:déPosée. 1.EL?I . JUille1: 1942 et bzz.,:,;:...' > . -: ....7 ; ",tl t' Jw:-' ''':. ->: i,:. :1" '.: \'.' . 0];:¯ .:-.:.;;.': , . ':" . ¯ . d une, demândè en. 'Ài)@na6ùC ] à , c=g" ] #à 1 945 d?ésëe 2e DéQèmbre :::,.:.}... . , . ".. "; "E? ' 1 . ' < ': ;..¯ . -. ', . ,>." '. i ' . "., . )"t'/ ' ':":: .:"..:r.";.," :p! dônt I%U , :hOl11B 'd':;,H",L-.;M. 9he:vr.è 'et dont ,l'a'
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.susdite est.l'ayant-droit.
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Une des difficulté de l'utilisation-pratique du vent par des hélices aéromotrices provient des grandes variations, lentes ou rapides, de la vitesse de celui-oil Il en résulte, en effet, de grandes variations de la vitesse et de la puissance de telles hélices: pour y remédier, on a proposé des hélices aéro- motrioes à pas variable, dont le pas est commandé, soit par la force centrifuge, soit par une surface mobile de réglage, soumise à la pression du ventât Dans ces dispositifs connus, le réglage du pas s'effectue, comme dans les hélices d'avion à pas réglable, par rotation des pales sur elles-mêmes;
ce dispositif ne convient qu'à des hélioes de diamètre relati- vement faible par exemple de l'ordre de 4 m au maximums
La présenta invention a pour objet un perfec- tionnement aux hélices aéromotrioes à pas variable, partiou- lièrement en vue de la réalisation d'hélices à grande puissance par exemple de 50 m de diamètre pour fournir une puissance de 250 C.V.
pour une vitesse de vent de 8 m/sec, avec une vites- se de rotation de 15 tage Une telle hélice à deux pales pèse- ra environ 12 tonnes, soit 6 tonnes par pale.,
Cette hélice aéromotrice à pas variable perfeo- tionnée est caractérisée par le fait que chaque pale est constituée par une partie fixe solidaire d'un moyeu et par une partie mobile dont la position est réglée par l'action.du. vent, par exemple une partie centrale fixe et au moins un bord - bec d'attaque et/ou aileron de fuite - articulé, et à bra- quage commandé par une surface mobile soumise à l'action du vent relatif:
,Chaque pale est donc constituée comme une aile d'avion à bord d'attaque et aileron de fuite mobiles; La par- tie centrale fixe, solidaire du moyeu, peut être réalisée d'une façon très robuste; c'est ce qui permet d'envisager la réalisation d'hélices aéromotrices de très grande dimension, Qomme indiqué ci-dessus;
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Les figures 1 et 2 représentent sohêmatiquement, en deux positions différentes, en perspeotive avec ooupe transversale à la,pale¯, une pale d'hélice aéromotrioe munie d'un bord d'attaque et d'un volet de fuite articulée, cette pale étant vue en position horizontale.
,
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La figure 3 représente en perspective l'extrémi- té d'une pale munie d'un dispositif perfectionné qui sera décrit ci-après :
Les figures 4, 5, et 6 représentent, en coupe ver-
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tioale transversale, une pale atliélice en position horizonta le avec son bord d'attaque et son aileron de fuite, respective- ment dans tros positions correspondant à des valeurs diffé- rentes de la vitesse du vent: ces figures montrent aveo son épaisseur réelle la pale représentée schématiquement sans
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épaisseur en fig. 1 et as Les figures 7, 7b&s et 8 représentent achémeti- quement deux variantes du'dispositif de commande des parties
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mobiles de la pal<a< La fig. 9 montre les courbes. représentant les différentes valeurs que doit avoir l'angle d'attaque de la pale aux différents points de son rayon Ri
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La fig;
10 représente sujiduatiquemexit un train d'engrenages multiplicateur permettant d'entraîner une géné- oratrice électrique par un aéromoteur à faible vitesse de ro- tation.
Les figures 11 à 27 sont des schémas explicatif dont la desoription sera donnée au cours de oe qui suit;
Les figures 28 à 30 sont relatives à un perfeo- tionnement pour supprimer l'effet perturbateur de la force centrifuge sur le palpeur de vent:
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Suivant le dispositif représenté en fig.
1 et 2, .chaque pale de l'hélice à'axe horizontal, de moyeu M, est cons- tituée par une partie médiane fice 1 - a sur laquelle est ar- tioulé, à l'avant, en 1, un'bord d'attaque mobile 1-3 et, à
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l'arrière, sur un axe 4 supporté par une plaquette 4, un vo- let de fuite 5-6 Un plan régulateur 7 normal au vent est monté sur'une tige 8-9-18 guidée dans des paliers 10-11 por- tés par une plaquette 7' solidaire de la partie médiane fixe 1-2 de la pale.
Un point 9 de cette tige est relié par une biellette 9-12 au'bord de fuite 5-6 celui-ci est maintenu à sa positionbraquée par un ressort 13-14 dont le point d'attache 14 fixe sur la plaquette 7' est solidaire de la partie médiane fine 1 - de la pale.
En un point 15 de la plaquette 7' solidaire de la partie médiane fixe 1-2 de la pale est pivoté un levier à sonnette 16-17 dont l'extrémité 16 est reliée à l'avant du bord d'attaque mobile 1-3 par une biellette 16-3 et dont l'autre extrémité 17 se trouve sur le chemin parcouru par le plan régulateur lorsque celui-ci se déplace en arrière sous la poussée du vent représenté par la flèche Fi
La cas de besoin, la commande de braquage des bords articulés 1,3 - 5,3 par le plan 7, pourra être réalisée avec un servo-moteur intermédiaires
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant - Lorsque le vent est faible, les organes se trouvent dans la position représentée en fig.l. L'angle A de la direction du vent avec la ligne qui joint le bord avant.et le bord ar- rière de la pale est maximum;
la poussée raque par la pale est maximal Lorsque la vitesse au vent augmente, la pression sur le plan régulateur 7 augmente et .celui-ci se déplace dans le sens du vent. ue déplacement a pour effet, d'abord de re- lever le bord de fuite 5-6, de manière à diminuer l'angle d'attaque A:
- Puis,a partir d'un certain moment, lorsque le plan régulateur 7 atteint l'extrémité 17 du levier à sonnette pivoté en 15, la biellette 16-3 relève également le bord d'attaque 1-3 et ces deux effets se combinent pour faire dimi- nuer plus rapidement l'angle Ai
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par un ohoix convenable des surfaces de la par- tie médiane fixe 1-2 de la pale, de son bord d'attaque et de son bord de fuite, de l'emplacement des points de pivote- ment de ceux-ci et des liaisons aveo le plan régulateur, il est possible de réaliser une variation continue de la poussée roqué par la pale suivant la vitesse du vent, qui permettra d'obtenir pour l'hélice aêromotrioe une vitesse et une puis- sanoe sensiblement constantes;
Le pas de l'hélice doit être adapté en chacun de ses points non seulement-à la vitesse du vent, mais également à la vitesse circonférentielle de l'hélice en ce point, oar c'est la resultante de ces deux vitesses (vent relatif) qui détermine le régime de l'aéromoteur;
Dans une hélice d'avion de petit diamètre, on admet qu'il suffit d'adapter exactement le pas en un point de la pale qui se trouve aux trois quarts du rayon à partir du moyeui Par contre, dans une hélice de 50 m: de diamètre, les différences des vitesses circonféren- tielles des différents points de la pale atteignent des valeurs telles qu'en adaptant le pas de l'hélioe en un seul point, une partie de l'hélice aura un effet .accélérateur, ' tandis que l'autre partie exercera un effet-de freinage très prononcée cela résulte clairement de la fig.
4 dont les cour- bes Ci et C2 représentent, respectivement, pour des vitesses 'du vent de $ m/seo et 20 m/seo, les valeurs que doit avoir l'angle d'attaque A de l'hélice (abscisses). aux différents pointa de son rayon R (ordonnées)4 L'hélice étant construi- te sans bords articulés suivant la courbe C1 oorrespondant à uile vitesse du vent de 8 m/seo, si on veut'l'adapter, par rotation de ses pales sur elles-mêmes, à une vitesse du vent de 20 m/seo, on obtient, en opérant l'adaptation exac- tement pour le point M se trouvant au 3/4 du rayon, la courbe C'1' parallèle Ci. et passant par M;
En effet, faire tourner la pale sur elle-même revient à augmenter (ou dimi- nuer) uniformément'son angle d'attaque en tous ses points,
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c'est-à-dire à déplacer la courbe Ci parallèlement elle- même, Si donc on veut que l'adaptation soit rigoureuse pour le point M, on fait tourner la pale d'un angle tel qu'il corresponde au déplacement de la courbe c1 dans la position C'1 où elle coupe la courbe C2 au point M dont l'ordonnée correspond à la valeur R = 18, m5 c'est-à-dire aux trois quarts d'un rayon de 25 mètres.
On voit alors que la partie de l'hélice se trouvant au delà de M tend à accélérer l'hé- lice et la partie se trouvant en dooà de M tend à la freinera
Le réglage de l'angle d'attaque de l'hélice doit être différent pour les points de l'hélice qui sont plus ou moins éloignés du moyeux A cet arrêt), le beo d'at- taque et l'aileron de fuite de chaque pale de l'allée con- forme à l'invention sont Qivisés (fig) 3) en un certain nombre de sections indépendantes 23 - 24- 25 - 26 19 - 20- 21 - 22 ayant par exemple chacune une longueur de 5 mètres, et munies chacune d'un dispositif de réglage séparée Si dans ces conditions on considère sur la courbe C1 les tronçons C3, C4 C5, C6 correspondant à ces sections de 5 m.,
on comprend sur le réglage individuel de l'angle d'attaque de ces sections revient à un déplacement indivi- duel, parallèlement à eux-mêmes, de ces tronçons de courbe Si le réglage est déterminé de façon que l'adaptation de l'angle d'attaque soit rigoureuse pour les points milieux m, m', m", m''' de ces sections, on obtiendra pour une vitesse du vent de 20 m/sec les courbes C'3' C'4' C'5' C'6 qui s'écartent relativement peu de la courbe C2 pàssant par les points, m, m', m", m''' qui correspond à une adaptation rigoureuse en tous les points de la palet
Il est intéressant de pouvoir changer la valeur de la vitesse et de la puissance constantes débitées par l'hé- lice;
pour cela il suffit de modifier un des éléments d'où ré- sulte le réglage du braquage des bords artioulés, Par exemple on peut incliner plus ou moins le plan régulateur sur la di- rection du vent ; dans ce cas on prendra de préférence 2 plans
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à égaux inclinaisons contrariées, ou un plan à persiennes dont la moitié des persiennes s'inclineront dans un sens et l'autre moitié dans l'autre+
Le même résultat est obtenu par l'introduction de camés dans la commande de braquage, le changement de came modi- fie l'effet de la transmission sur le braquage:
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la pression du vent sur le plan régulateur 7 peut également servir à commander par une transmission, mécanique ou électri- que, l'orientation du support de l'aéromoteur par rapport à la direction du vent, ce qui permet d'en faire varier la sur- face utiles
On va décrire maintenant certains perfectionne- ment qui ont notamment pour but de faciliter le démarrage de l'aéromoteur par vent faible, de permettre une meilleure adaptation du pas des pales d'hélice aux variations qui per- met le maximum de puissance, etc...
Il est -utile de rappeler d'abord les notions d'aérodynamique suivantes :
Un vent de vitesse relative V par rapport à une surface S qu'il frappe sous un angle i, dit 'angle d'incidence" ,ou "angle d'attaque", exerce sur cette surface une poussée P qui est le produit de S et du carré V2 de la vitesse par la poussée unitaire, laquelle est déterminée par,certains coef- ficients qui sont eux-mêmes*fonction de i: on a coutume de décomposer (fig.ll) la poussée unitaire en une oomposante dite "portanoe" perpendiculaire au vent V, et une composante dite "trainance" située dans le prolongement de V.
La portanoe qui s'exprime classiquement par 100 cz/1600 est pratiquement proportionnelle à 1 dans un large intervalle, de par exemple 0 à 15 ou 20 ou même un peu plus; La courbe des portances'en fonction des trainanoes (elles- mêmes exprimées par 100 Cz) oourbe qu'on dénomme "polaire" a 1600
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l'allure que représente la fig 12, et qui -particularité notable - comporte un maximum pour des angles de l'ordre d'une quinzaine ou $ne vingtaine de degrès
Un profil donné d'aile A (fig.ll) qui, au lieu de se limiter à une simple surface S, est un corps d'une certaine épaisseur se trouve ainsi caractérisé par sa polai- re.
on constate que la portance est nulle quand le vent rela- tif est parallèle à une certaine direction ou "corde" ab propre au profil considéré, positive quand le vent frappe l'aile au- dessous de cette corde, et négative quand il la frappe par en- dessus,!
Bien entenau, si le profil est lui-même en mou- vement comme c'est le cas pour une pale d'hélice aéromotrloe en rotation, la direction et la vitesse des filets d'air qui agis- sent sur elles 'sont (fig.23) celles du vent relatif W par rap- port à cette pale en mouvement.
(La fig. 13 représente la sec- tion horizon"cale d'une pale ayant pour axe de moyeu XX et supposée en position verticale; cette section rétant faite à la distance r de l'axe) Par exemple, pour une section de pa- le située à la distance ± de l'arbre XX autour duquel elle tour- ne au régime de n tours-seconde, dont): avec la vitesse circon- férentielle 2 n@r, tandis que le vent souffle à la vitesse V parallèle à l'arbre MX, la vitesse relativeest l'hypoténuse W du triangle rectangle l'orme sur les cotés v et 2n or; et l'angle d'incidence par rapport à la coide de portance'nulle ab est i;
Le vent relatif varie donc en grandeur et direo- tion :
en grandeur depuis V au moyeu jusqu'à # en bout de pale (R étant le rayon extrême); et en direction aepuis la airection de l'arbre du moulin jusqu'aux environs ae la perpendiculaire de cet arbre. Ainsi s'explique la forme tordue que doit avoir la paie pour se visser correctement dans l'air lequel exerce à son égard le rôle d'un écrou animé,
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sans rotation, d'une vitesse d'avancement V suivant son axe tandis que 'là pale tourne relativement au vent, sans avancer et c'est ce qui explique aussi que, pour être correcte, cette torsion devrait être adaptée à chaque valeur particulière momentanée du vent, et dans toutes les seotions de la pale;
C'est cette adaptation que la présente invention permet de réaliser de façon très approchée,
Comme visible en fig. 4, chaque pale d'hélice conforme à l'invention déjà exposée en fig; 1 et 2, se compo- se d'une partie oentrale 101 rigidement fixée sur le moyeu et ayant en chaque région de la longueur de la pale l'angle d'at- taque optimum établi pour une vitesse du vent donnée, par exem- ple 8 m/seo, ainsi que d'un beo d'attaque 102 et d'un aileron de fuite 103, articulée sur des supports 104, 105, solidaires de lapartie centrale 101;
Ces parties mobiles 102 et 103 de la pale sont commandées par une surface,de réglage, mobile, 106 soumise à la pression du vent et qui est par exemple pi- votée en 107 sur le support 1044.Cette surface agit par l'in- termédiaire d'un levier 108 qui,,en est solidaire en rotation, et d'une bielle 109, sur le bec d'attaque '102, lequel trans- met le mouvement par une bielle 110 à l'aileron de fuite 103.
Un ressort de rappel III fixé sur la bielle 110 d'une part, et sur la partie centrale fice 101 de la pale, d'autre part tend à ramener les parties mobiles 102 et 103 Sans la position de vent nul représentée en fig. 4, c'est à dire le bec 102 braqué en avant (dans le vent,) et l'aileron de fuite 103 en arrière (en sens inverse du bec);
Dans ces conditions, on voit que quand le vent est nul ou faible (fig; 4), les ailerons 102 et 103 reçoivent, sous l'action du ressort été rappel 111 unbraquage maximum, l'un en avant, l'autre en arrière, par rapport à la partie cen- trale 101.
Afin d'augmenter' davantage l'effort utile, en par- tioulier par vent faible, et principalement au démarrage, le bord d'attaque 102 peut âtre pourvu d'une fente 112, ayant la
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l'orme de l'intervalle entre deux aubes de turbine, qui crée lorsque le vent s'y engouffre une forte dépression sur la face dorsale du profil, ce qui est un moyen connu de déterminer une composante Cz très importante.
Lorsque la vitesse du vent augmente, le déplace- ment de la surface mobile 106 contre l'action du ressort 111 fait pivoter dans le sens des flèches f, f' les ailerons 102 et 103 qui viennent se placer dans le prolongement de la partie centrale 101 lorsque la vitesse du vent atteint la vitesse de base, par exemple 8 m/sec (position représentée en figé 5).
Lorsque la vitesse du vent dépasse la vitesse de base à laquelle est adapté l'angle d'attaque de la pale, l'au- tion du vent sur la surface mobile 106 provoque un braquage en arrière du bec d'attaque 102 et un braquage en avant de l'aile- ron de fuite 103. (fig. 6). si on examine ce qui se passe plus en détail,on constate ce qui suit.
En régime de rotation de n tours secon- de, la vitesse relative W s'écarte de l'arbre d'un angle Ó qui, pour un même vent V est d'autant plus grand (Fig. 14 et fig. 15), .que le régime n est lui-même plus grand,et que le rayon ou distance au moyeu n de la section de pale considé- rée est aussi plus grand.: Si, par ailleurs, le vent V varie, 1 ' angle cE, varie en sens inverse, c'est-à-dire est d'autant plus petit que V est plus grandit Et par suite enfin, le calage de construction (Ó i), pour une section de pale considérée, à la distance r du moyeu et par un vent V déterminé, est d'au- tant plus grand que (i une rois choisi) n et r sont plus grands et 7 plus,faible;
en définitive, calage d'autant plus grand que l'expression classique V ou -!- (d désignant le snr nd diamètre de l'hélice au point considéré) est plus faible. En fait: @/@@@ = cotg Ó
En particulier, au démarrage, n étant nul, donc aussi Ó, et ceci à toute distance r du moyeu, il serait
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rationnel d'avoir un calage (Ó+ 1) faible et de même ordre de grandeur pour toutes les sections, c'est-à-dire qu'il se- rait rationnel de coucher les sections sur l'arbre XX et de préférence de les coucher à peu près au même angle à toutes les distances du moyeux
Au contraire, en pleine marche, il serait 'ration-' nel de pouvoir donner un calage (Ó+ i) notablement plus fort partout,
et de plus en plus fort' mesure que les sections sont elles-mêmes plus distantes du moyeu.
Autrement dit, la solution complète et univer- selle serait, ayant incline par construction ,Les diverses sections d'angles faibles convenant pour le démarrage, de tordre la pale en marche, cette trosion étant d'autant plus accentuée que le régime de marche-est plus rapide, que la distance de la section considérée à l'arbre est plus grande, et le vent actuel plus faible, en un mot/que l'argument V/nd est plus faible:
C'est dire qu'une paie rigide et rigidement fixée ne peut qu'être mal adaptée partout sauf peut-être, par hasard, en une seule section dès que l'argument actuel V ditnd fère de l'argument de base; et c'est dire encore qu'une pale rigide mais susceptible d'une certaine rotation tout d'un bloc dans son moyeu pourra recevoir une adaptation moment*- née qui sera correcte pour une section ohoisie au mieux, mais pour celle-là seule, l'adaptation des autres sections n'étant alors qu'approchée, et même, doit-on dire, grossière- ment approchée, par défaut vers le moyeu, et par excès vers le bout de la pale;
La solution idéale, mais irréalisable, consiste- rait à décomposer la pale en un nombre infini de sections sus- ceptibles chacune de l'orientation individuelle convenable* La solution, intermédiaire suivant l'invention, qui est vala- ble aussi bien pour les pales d'hélices que pour les pales de moulins à vent, consiste en deux artifices :
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- 1 ) On construit la paie en quelques tranches orientables, susceptibles chacune de l'adaptation individuel- le convenable pour sa section moyenne (par exemple pour une pale de 25 mètres, une première tranche de 0 à 5 mètres rigide et indéformable, tranche qui est pratiquement inactive même en bonne adaptation, puis une deuxième de 5 à 10 m;
adaptable sur la section située à 7 me50, une troisième de 10 à 15 m; adapta- la ble sur la section située à 12 m50, etc;;;). De/sorte, l'in- correction d'adaptation des sections de chaque tranche autres que la section moyenne étant très réduite, Inadaptation de l'ensemble sera très proche de l'adaptation générale correcte., - 2 Au lieu de prétendre imprimer à chaque tranche toute entière une rotation de toute sa section, on maintient conformément à la disposition décrite, la partie centrale fixe et rigide, et on applique à la partie avant (le bec) et à la partie arrière (l'ailerona) lesquelles pren- nent appui sur cette partie centrale solide, les rotations inverses qui sont commandées par les surfaces de réglage 106, et dont les effets sont détaillés ci-après:
Au. démarrage, la direction de la vitesse relati- ve W du vent se confond avec la vitesse ? (fig. 16). son inoi- dence 1 sur la corde de portance nulle ab du profil pur, c'est-à-diresans braquage, serait alors considérable et dé- passerait' notablement l'inuidenoe de portance maxima, de sorte que la composante de portance Cz qui se confond en ce moment avec la force de rotation, serait très faible, d'où. l'impossibilité ou tout au moins l'extrême difficulté de démarrer:
Au contraire, le double braquage du beo et de l'aileron (fig. 17) a pour effet d'incliner sensiblement sur le vent (confondu avec l'arbre du moulin) la corde de portanoe nul- le orientée maintenant selon a'b';
et, par conséquent, il di- minue d'autant l'incidence, qui devient i', sensiblement moindre
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que i d'où il résulte que 14 dépassant l'angle de portance ma- xima sensiblement moins /que 1, ou bien même tombant au-dessous de cet angle de portance maxima, la composante devient C'z bien plus forte que Cz et, .pour un même calage de la partie centrale, constitue ainsi une force de rotation bien plus active que la précédente.
On voit ainsi l'extrême utilisé pour le démar- rage de la déformation du profil par le aoubie oraquage: il faut noter en passant que c'est le pied de la pale, c'est-à- dire la région la plus rapprochée de l'arDre, qui procure pour le démarrage les forces partielles de rotation les plus effi- caces, en raison de la réduction de l'incidence i' à des va- leurs pas trop excessives (en fait moindres que l'angle i' de la fig. 17); tandis que les portions voisines du bout de la pale fournissent des forces'partielles de-rotation pratique- ment inexistantes du fait de la grandeur excessive de l'inci- dence i" (figi 18) encore beauuoup trop forte en dépit du double braquage;
La présente explication donnée à l'occasion du démarrage fait comprendre que le double braquage du bec et de l'aileron sur la,partie centrale restée fixe, équivaut à une rotation fiotive de tout le profil qui serait égale à (i-i'), rotation dont on peut juger l'ampleur par la comparaison des figures 16 et 17 qui se rapportent à un même calage de la par- tie centrale fixe Ensuite, une fois le moulin démarré, la vitesse de rotation intervient pour modifier en grandeur et direotion la vitesse relative W et réduire 1'incidence i à une valeur qui va pouvoir tomber désormais au dessous de l'incidence de portance maxima.
Alors Cz et Cx (fig. 19 et fig. 20) fournissent des composantes de rotation M et N opposées, dont la diffé- renoe (U-N), qui est la force de rotation, atteint une valeur importante; Sous'l'effet de cette force, le moulin accélère sa rotation jusqu'à un certain régime n où il se stabilise
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tant que le vent reste lui-même constant.
Il y a lieu de re- marquer qu'on aura établi les caractéristiques de construc- tion en vue d'un résultat précis, par exemple en vue d'obte- nir pour ce régime normal, la puissance maxima, ce qui cor- respond à un angle 1 prédéterminé propre à la section consi- derée et peut-être assez fort, mais cependant inférieur à l'angle de portance maximal
Si alors, ce régime normal une fois atteint, le vent vient à croître (fig.2I), la vitesse relative qui était jusqu'ici W deviendra w' plus écartée de la corde actuelle de portance nulle ab, ce qui tendra à provoquer un accroissement de i vers i';
Si, ce qui peut arriver dans certains cas, 1 dépassait l'incidence de portance maxima, cz tendrait ainsi à diminuer en s'opposant alors à une accélération du régime, donc en exerçant une autorégulation partielle pour celles des sections qui comporteraient une incidence aussi importante.
En même temps, il est vrai, même avec le régime maintenu, la vitesse relative W', déjà accrue du simple fait de l'augmentation de V, exercera sur la surface de réglage 106 une action plus forte et par conséquentt tendra à amener le bec dans le vent (et oonourremment l'aileron en sens inver- se)donc à réduire l'angle d'incidence entre i' et i' cette compensation de la précédente tendance à l'accroissement de 1 a ainsi l'effet heureux de tempérer la brutalité d'action ré- sultant dtune brusque variation éventuelle du vent;
Mais cette étape, intermédiaire, qui peut-être même ne se réalisera pas, cédera'-(dans le cas où l'augmenta- tion de vitesse du vent serait durable, au moins provisoirement, au lieu d'être instantanée) - la place à une étape stabilisée par la nouvelle valeur du'vent v';
Cette étape stabilisée cor- respondant à une force vive du vent proportionnelle à v'3 au lieu de V3,'le moulin (s'il actionne une machine à couple Sensiblement constant) aura tendance à emballer jusqu'à un
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régime.nouveau n' tel que le rapport @/@ sera de l'ordre de (@/@)3 ce qui implique que l'accroissement relatif de la vites- se de rotation sera plus fort que l'accroissement relatif de la vitesse du vent (de l'ordre du triple);
Par suite, la nou- velle inoidenoe stabilisée i" sera plus faible non seulement que l'incidence intermédiaire i' mais même que l'incidence initiale i;
On voit ainsi qu'une augmentation du vent aura d'abord pour effet une tendance modérée à l'augmentation de l'incidence, destinée à se transformer en une tendance à la réduction de l'incidence, réduction d'incidence elle-même oon- oomittante d'une accélération du régime.
Ces alternances au- ront ' pour effet accessoire un amortissement de la tendance finale à l'accélération de régime qui, aidé d'ailleurs par l'inertie de la masse des pales du moulin, laissera largement le temps au dispositif de réglage d'agir sur le braquage du bec et de l'aileron vers la position adaptée à:. l'angle cor- reot I qui correspondra 'au maintien du régime n.
On peut citer à titre indicatif l'exemple d'un moulin adapté pour vent de 8, m/sec.au régime de 1/4 de tour/ sec. avec incidence de 7 au rayon r = &0 m. Si le vent stélê- ve à 9 m/sec:, il tendra momentanément à une incidence de 8 45' environ ; puis, à atteindre une puissance 1,42 fois la précé- dente au régime 0;367-sec; avec incidence 3 45' .environ.La puissance et le régime initiaux se maintiendront en ramenant l'incidence à 5 environ, soit une augmentation d'un peu plus de 2 , par braquage du Dec en arrière et de/l'aileron en avant Avec le profil de cet exemple,le braquage de l'aileron serait de l'ordre de 5 (fig.20);
La manoeuvre réalisant ce braquege se comprend immédiatement par. la fig. 24 où les traits pleins représentent les positions initiales (vent V), et les pointillés les posi- tions finales (vent V plus fort),
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Bien entendu, ce maintien du régime par vent se- cru implique qu'on sacrifie le surplus de puissance inclus dans ce vent plus fort:
Le fonctionnement du système dans le cas de baisse du vent s'expliquerait de manière toute semblable Toutefois, si le rendement au régime normal par vent de base est optimum, il sera forcément impossible de le maintenir quand le vent faiblira, puisqu'alors l'énergie fournie, et donc aussi l'énergie rendue,-est inférieure à la précédente.
Pour pouvoir maintenir le régime, il faudra qu'on ait consenti un rendement moindre pour le vent de base V que pour le vent le plus faible V' Dans ce cas, la correction d'incidence s'effectuera en sens inverse de la correction par vent accru, c'est-à-dire en abattant le bec vers l'avant, mouvement qui résultera du mollissement de la poussée du vent sur la plaque 106 ;
Moyennant des réglages appropriés, modifiant au besoin les proportions des longueurs des diverses pièces de la tringlerie ou leurs angles mutuels, ces jeux de braquege permettraient d'autres résultais qu'on peut éventuellement rechercher, par exemple certaines variations du régime liées aux variations du vent par des relations fixées d'avance, en particulier, l'exploitation partielle ou totale du surplus de puissance disponible quand le vent dépasse la vitesse de base. Au besoin, on pourrait intercaler dans le système de la tringlerie des cames permettant:
la réalisation plus fafi- le ou plus stricte des relations.fixées d'avancer
On peut encore doser, ou même' inverser,oes ré- sultats en.modifiant le moment de l'action du vent sur, la pla- que de commande 106, susceptible à cet effet de pivoter sur.son axe 129;
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La fig. 25 montre la Plaque en plein travers agissant pour pousser les tiges 108 et i09 en vue ae relever le bec en arrière; La fig. 26 la montre en position de neu- tralisation où elle n'a aucune action:
La fig. 27 la montre en plein travers agissant pour tirer les tiges 108 et 109 en vue d'abaisser le bec en avant:
Les diverses mises en position de la plaqua 106 pourraient d'ailleurs être commandées à volonté d'un poste extê- rieur à la pale .de moulin, par exemple un poste à terre, grâce 'à des renvois appropriées
La forme de réalisation décrite plus haut pour la commande des parties.. articulées 102 et 103 de la pale par la surface de réglage mobile 106 peut être encore perfection- née, soit comme il vient d'être expliqué au moyen des fig.
25, 26, 27, soit par des moyens permettant de régler le calage de la surface mobile 106 par rapport au levier 108, ce, qui modi- fie la longueur de la tringlerie et modifie, pour un vent don- né, les valeurs des angles-de braquage du bord d'attaque 102 et de l'aileron 103, soit par des dispositifs inspirés de ces deux modes de moyens, suivant la fig: 7, ce résultat est obte- nu en articulant la surface 106 sur la bielle 109 par un levier ooudé 113, 113", dont le bras 115*'peut être solidarisé à l'aide d'une goupille 114 avec un oras 115 solidaire de la surface 106 et présentant plusieurs,trous 116 pour cette goupille.
Selon qu'on utilise l'un ou l'autretrou l'angle de calage de la surface 106 par rapport à la transmission se trou- ve modifié. Ce dispositif peut d'ailleurs être remplaoé par un tendeur réglable, représenté fig. 7bss, monté entre la surface 106 et le point d'articulation du levier 113' avec la bielle 109.
Dans l'exemple décrit, la commande est oonti- nue, c'est-à-dire que ppur un même sens. le déplacement de la surface mobile 106, le braquage des parties mobiles 102 et
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103 varie toujours dons le même sens. 1:t petIt:t WMr toute- fois intérêt dama certains cas, par exemple quand l'angle d'at- taque est aux environs de l'angle de portance maxima, à ce que le sens de braquage l'inverse.
Ce résultat est obtenu par un calage convenable de la surface 105 par rapport à la transmis- sion 108, 109 ainsi,qu'on le voit en figure 8, dans laquelle, pour une augmentation du vent au-delà, de la valeur correspon- dant à la position 106', 108', 109 102', la variation de l'angle de braquage du bec 102 (et de l'aileron 103) change de sens après avoir atteint une position limite 102';
Un dernier perfectionnement concerne un ensem- ble de deux hélices, identiques ou non, tournant en sens Inverse et un engrenage multiplicateur permettant d'entraîner aveo un tel aéromoteur à faible vitessede rotation (par exemple 15 tours-minute) une génératrice électrique de type normal tour- nant par exemple à 1500 t/ming en réalisant ainsi une très forte multiplication à l'aide d'un dispositif d'un poids et d'un encombrement assez faibles pour être admissibles.
A cet effet, l'invention prévoit d'utiliser deux hélices co-axiales tournant en sens inverses l'une de l'autre et entraînant res- pectivement deux organes d'un train d'engrenage multiplica- teur epicyloïdel dont l'organe mené est accouplé à la gégé- ratrioe; Suivant la l'orme de réalisation représentée en fig.
10, les deux hélices entrainent en sens inverses deux couron- nes 117, 119 montées folles sur l'arbre de sortie, ou arbre mené 119, de l'engranage, La couronne 118 est soljdaire d'un tambour 120 qui porte un ou plusieurs satellites 121 qui sert en prise, d'une part, avec une denture intérieure 122 de la couronne 117 et, d'autre part, avec un pignon 123 calé sur l'arbre mené 119.
Des dentures extérieures coniques 124, 125- des couronnes 117, Ils sont de préférence en prise toutes les
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deux avec un pignon compensateur 126 monté l'ou sur un tourillon 'fixe 127 monté sur le carter 128, disposition qui a pour effet de rendre rigoureusement égales'et opposées les vitesses de rotation de ces deux couronnes entrainées par les hélices: cet ensemble de deux hélices tournant en sens
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inverse8s'oriente automatiquement sous l'action du vent;
L'on peut réaliser par exemple;
avec des di- mensions pratiques, une multiplication de 30 à 35 par ce système, en même temps qu'on peut réduire au tiers les ef - forts sur les dents en plaçant trois satellites,
Il suffit alors d'un dernier engrenage supplé- mentaire pour atteindre la multiplication 1500/15 100, et
15 cela dans d'excellentes conditions pratiques cette transmission par engrenages est utilisa- ble sur les bateaux pour la commande commune, en sens inverses, des deux hélices latérales:
Elle aurait de plus l'avantage -d'aider aux virages en faisant tourner systématiquement l'une des deux hélices latérales plus vite que l'autre, cela en agissant par un sevo-moteur sur le pignon de compensation qui, cette fois, ne serait plus fixe mais tournerait sous l'effet du servo-moteur à une vitesse appropriée au virage voulu;
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Les Présents* P Er:tectiOnner4elits trouveraient une avantageuse application dans leur adaptation aux pales d'héli- ces d'avions ,en vue de modifier leur pas soit au départ, soif en coure de vole', Et de même aux pales d'hélicoptères ou de gi- roplanes ,où cette déformation serait tout particulièrement uti- le pour le maintien ou le rétablissement de la stabilité par le dosage de l'action de l'air dans tel secteur .que l'on vou- dra du cercle balayée
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Les Pales d'hélice munies de ces perfectionne- ments et du suivant peuvent, comme il est connu,
être artisulêes sur le moyeux
Un dernier perfectionnement a pour objet de supprimer les effets nuisibles de la force centrifuge sur le dispositif palpeur du vent, En effet, la position prise par celui-ci dépend non seulement de l'action du vent sur lui, mais également de celle de la force centrifugea
CB perfectionnement consiste à annuler l'ac- tion de la force centrifuge sur le palpeur en lui associant une masse mobile égale à la sienne et recevant un effort centrifuge égal et opposé à celui que reçoit le palpeur lui- même;Ainsi l'effort centrifuge et l'effort compensateur s'annuleront sur le palpeurs suivant la :
L'orme de réalisation de ce perfec- tionnement représentée en fig. 28 à 30 la partie fixe de pale 130,solidaire du moyeu, est pourvue d'un élément de bord de fuite 131 articulé. Le braquage de ce bord de fuite est commandé par un palpeur de vent relatif 132 constitué par un aileron à surface gaucne monté en girouette sur un axe 133, tenu à l'avant du bord d'attaque et parallèlement à sa direction moyenne, par deux montants 134-135. on voit sur la fig. 29, qui est une section schématique, transversale à la pale 130, par le plan XXIX de la fig. 25, que.: la giroueite Imitait unpangle i avec la direction I H de portance nulle.
C'est cet angle i qui est l'angle d'attaque au vent relatif; ses variations, ou des valseurs qui leur sont reliées, par exemple les variations de l'angle E B H dont tourne la girouette, sont employées à commander le braquage au Dard ae fuite 131 par toute trans- mission appropriée, directe, ou avec interposition de servo- moteur de puissance, éventuellement avec interposition de cames interchangeables pour modifier la loi de braquage4
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Toutefois, pour que la commande soit correcte il ne faut pas que l'orientation de la girouette 132 dépende de l'effort' d'orientation dû à la force centrifuge du fait que'-,'-: l'axe 133, parallèle au bord d'attaque de la pale 130, n'est pas exactement perpendiculaire au moyeu de l'hélice.
Pour y remédier, on dispose (fig. 30), par exemple à l'inté- rieur de la pale 130, un deuxième'axe 136 parallèle à celui 133 de la girouette; ces deux axes portent deux doigts, ou deux secteurs, parallèles, 137, 138, réunis par un câble 139; l'axe 136 porte une masse 140 disposée par rapport à lui en position symétrique de celle. du centre de gravité 141 du palpeur 132 par rapport à son axe 133 et d'un poids égal à celui du palpeur: 'Les moments de rotation dus à la,force centrifuge sur le pal- peur et sur sa masse d'équilibrage sont'égaux et de sens con- traires; la.girouette est donc,soustraite à cet effort d'orien- tation de la force oentrifuge et sa direction donne exaotement celle du vent relatif.
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under the benefit of'11i.conv: International ent1on of March 20, 1883
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PROPELLER .u: R # aOTmOE
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Fe1eant ', .1fbJet' f'an application 'of the invention filed vèn -nae ou:: e ïi "¯'.455; 6, e: 5 vrte3f ::, 9I of an application ::." ('"" ,,;,? -:.' .. !! - "'1' {;. 1.:: 11 ;.": '"-," = # .., -.: ..: / .: '; ",' ;, (1 ', add1 t: t'eb." En' Frnoe'n ': 40'IIa.; - ,,: deposited. 1.EL? I. JUille1: 1942 and bzz.,:,;: ... '>. -: .... 7; ", tl t' Jw: - '' '':. ->: i,:.: 1" '.: \' . '. 0] ;: ¯.: -.:. ;;.':,. ': ". ¯. D une, asked in.' Ài) @ na6ùC] to, c = g"] # to 1 945 d? ésëe 2nd DeQèmbre :::,.:.} ....,. ".."; "E? '1.' <':; .. ¯. -.',.,>." '. i '. ".,.)" t' / '': "::.:" ..: r. ";.,": p! dônt I% U,: hOl11B 'd':;, H ", L - .; M. 9he: vr.è 'and of which, a'
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.susdited is.the beneficiary.
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One of the difficulties in the practical use of wind by air-powered propellers arises from the large variations, slow or fast, in the speed of the latter. This in fact results in large variations in the speed and power of such propellers: to remedy this, aero-motor propellers with variable pitch have been proposed, the pitch of which is controlled either by centrifugal force or by a movable adjustment surface, subjected to the pressure of the ventat In these known devices, the pitch adjustment is carried out, as in aircraft propellers with adjustable pitch, by rotating the blades on themselves;
this device is only suitable for helioas of relatively small diameter, for example of the order of 4 m maximum
The object of the present invention is to improve variable-pitch aeromotor propellers, particularly with a view to producing high-power propellers, for example 50 m in diameter to provide a power of 250 C.V.
for a wind speed of 8 m / sec, with a rotational speed of 15 tage Such a two-bladed propeller will weigh around 12 tons, or 6 tons per blade.,
This improved variable-pitch aeromotor propeller is characterized by the fact that each blade consists of a fixed part integral with a hub and by a movable part whose position is adjusted by the action. wind, for example a fixed central part and at least one edge - leading nose and / or trailing fin - articulated, and with steering controlled by a mobile surface subjected to the action of the relative wind:
Each blade is therefore constituted as an airplane wing with a movable leading edge and trailing aileron; The fixed central part, integral with the hub, can be made in a very robust manner; this is what makes it possible to envisage the production of wind-powered propellers of very large dimensions, Qomme indicated above;
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Figures 1 and 2 represent sohêmatically, in two different positions, in perspective with transverse cutout to the, palē, an aeromotor propeller blade provided with a leading edge and an articulated trailing flap, this blade being view in horizontal position.
,
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FIG. 3 shows in perspective the end of a blade fitted with an improved device which will be described below:
Figures 4, 5, and 6 show, in cross section
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transverse tioal, an atliélice blade in horizontal position with its leading edge and its trailing aileron, respectively in three positions corresponding to different values of the wind speed: these figures show with its real thickness the blade shown schematically without
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thickness in fig. 1 and as Figures 7, 7b & s and 8 show routinely two variants of the control device of the parts
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movable pal <a <Fig. 9 shows the curves. representing the different values that the angle of attack of the blade must have at the different points of its radius Ri
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Fig;
10 directly shows a multiplier gear train for driving an electric generator by a low speed wind motor.
Figures 11 to 27 are explanatory diagrams the description of which will be given in the course of the following oe;
Figures 28 to 30 relate to an improvement to eliminate the disturbing effect of centrifugal force on the wind sensor:
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According to the device shown in FIG.
1 and 2, each blade of the propeller with horizontal axis, hub M, is constituted by a middle part fice 1 - a on which is ar- tioulé, at the front, in 1, a 'edge mobile attack 1-3 and,
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the rear, on an axis 4 supported by a plate 4, a trailing flap 5-6 A regulator plane 7 normal to the wind is mounted on a rod 8-9-18 guided in bearings 10-11 por- tees by a plate 7 'integral with the fixed middle part 1-2 of the blade.
A point 9 of this rod is connected by a rod 9-12 to the trailing edge 5-6 the latter is maintained in its locked position by a spring 13-14 whose attachment point 14 fixed on the plate 7 'is integral with the thin middle part 1 - of the blade.
At a point 15 of the plate 7 'integral with the fixed middle part 1-2 of the blade is pivoted a bell lever 16-17 whose end 16 is connected to the front of the movable leading edge 1-3 by a connecting rod 16-3 and the other end of which 17 is on the path traveled by the regulating plane when the latter moves back under the pressure of the wind represented by the arrow Fi
If necessary, the steering control of the articulated edges 1.3 - 5.3 by plane 7, can be carried out with an intermediate servo motor
The operation of this device is as follows - When the wind is weak, the components are in the position shown in fig.l. The angle A of the wind direction with the line joining the front edge and the rear edge of the blade is maximum;
the raque thrust by the blade is maximum When the wind speed increases, the pressure on the regulator plane 7 increases and the latter moves in the direction of the wind. This displacement has the effect, first of all, of raising the trailing edge 5-6, so as to reduce the angle of attack A:
- Then, from a certain moment, when the regulator plane 7 reaches the end 17 of the bell lever pivoted at 15, the rod 16-3 also raises the leading edge 1-3 and these two effects are combined to reduce the angle Ai more quickly
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by a suitable choice of the surfaces of the fixed median part 1-2 of the blade, of its leading edge and of its trailing edge, of the location of the pivot points of these and of the connections with the regulator plane, it is possible to achieve a continuous variation of the thrust thrust by the blade according to the wind speed, which will make it possible to obtain for the aeromotrioe propeller a speed and a substantially constant power;
The pitch of the propeller must be adapted at each of its points not only to the wind speed, but also to the circumferential speed of the propeller at this point, where it is the result of these two speeds (relative wind ) which determines the speed of the aeromotor;
In an airplane propeller of small diameter, it is assumed that it suffices to adapt exactly the pitch at a point of the blade which is three quarters of the radius from the hub. On the other hand, in a 50 m propeller: in diameter, the differences in the circumferential speeds of the different points of the blade reach values such that by adapting the pitch of the helio at a single point, part of the propeller will have an accelerating effect, while the other part will exert a very pronounced braking effect, which clearly results from fig.
4 whose curves Ci and C2 represent, respectively, for wind speeds of $ m / seo and 20 m / seo, the values which the angle of attack A of the propeller (abscissa) must have. at the different pointa of its radius R (ordinates) 4 The propeller being constructed without articulated edges following the curve C1 corresponding to a wind speed of 8 m / seo, if we want to adapt it, by rotation of its blades on themselves, at a wind speed of 20 m / seo, we obtain, by operating the adaptation exactly for the point M located at 3/4 of the radius, the curve C'1 'parallel Ci. and passing through M;
In fact, rotating the blade on itself amounts to increasing (or decreasing) uniformly its angle of attack at all its points,
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that is to say to move the curve Ci parallel itself, If therefore we want the adaptation to be rigorous for the point M, we rotate the blade by an angle such that it corresponds to the displacement of the curve c1 in position C'1 where it intersects curve C2 at point M whose ordinate corresponds to the value R = 18, m5 that is to say three quarters of a radius of 25 meters.
We then see that the part of the propeller located beyond M tends to accelerate the propeller and the part located at dooà of M tends to brake it.
The setting of the angle of attack of the propeller must be different for the points of the propeller which are more or less far from the hub (At this stop), the attack beo and the trailing aileron of each blade of the aisle in accordance with the invention are divided (fig) 3) into a number of independent sections 23 - 24- 25 - 26 19 - 20- 21 - 22 each having for example a length of 5 meters , and each provided with a separate adjustment device If, under these conditions, the sections C3, C4 C5, C6 corresponding to these 5 m sections are considered on curve C1,
it is understood on the individual adjustment of the angle of attack of these sections amounts to an individual displacement, parallel to themselves, of these sections of curve If the adjustment is determined so that the adaptation of the angle of attack is rigorous for the midpoints m, m ', m ", m' '' of these sections, we will obtain for a wind speed of 20 m / sec the curves C'3 'C'4' C'5 'C'6 which deviate relatively little from the curve C2 pàssant by the points, m, m', m ", m '' 'which corresponds to a rigorous adaptation at all points of the puck
It is interesting to be able to change the value of the constant speed and power delivered by the propeller;
for that, it suffices to modify one of the elements from which results the adjustment of the deflection of the articulated edges. For example, the regulating plane can be tilted more or less in the direction of the wind; in this case we will preferably take 2 shots
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with equal opposing inclinations, or a louvered plan where half of the louvers will tilt in one direction and the other half in the other +
The same result is obtained by the introduction of cams in the steering control, the change of cam modifies the effect of the transmission on the steering:
According to another characteristic of the invention, the wind pressure on the regulating plane 7 can also be used to control by means of a transmission, mechanical or electrical, the orientation of the support of the aeromotor with respect to the direction of the wind, which allows to vary the useful surface
Certain improvements will now be described which have the particular aim of facilitating the starting of the aeromotor in light winds, of allowing better adaptation of the pitch of the propeller blades to the variations which allows maximum power, and so on. ..
It is useful to first recall the following concepts of aerodynamics:
A wind of relative speed V with respect to a surface S which it hits at an angle i, called the "angle of incidence", or "angle of attack", exerts on this surface a thrust P which is the product of S and of the square V2 of the speed by the unit thrust, which is determined by certain coefficients which are themselves * a function of i: it is customary to decompose (fig.ll) the unit thrust into a component called "portanoe "perpendicular to the wind V, and a component called" drag "located in the extension of V.
The portanoe which is conventionally expressed by 100 cz / 1600 is practically proportional to 1 over a wide range, from for example 0 to 15 or 20 or even a little more; The curve of the lift as a function of the trainanoes (themselves expressed by 100 Cz), which is called "polar", at 1600
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the allure represented by fig 12, and which - notable feature - has a maximum for angles of the order of fifteen or twenty degrees
A given wing profile A (fig.ll) which, instead of being limited to a simple surface S, is a body of a certain thickness is thus characterized by its polar.
we see that the lift is zero when the relative wind is parallel to a certain direction or "chord" ab specific to the profile considered, positive when the wind hits the wing below this chord, and negative when it hits it from above ,!
Of course, if the profile itself is in motion, as is the case for a rotating aeromotor propeller blade, the direction and speed of the air streams acting on them are (fig .23) those of the relative wind W with respect to this moving blade.
(Fig. 13 represents the horizontal section "shim of a blade having for hub axis XX and assumed to be in vertical position; this section retant made at the distance r from the axis) For example, for a section of pa - the located at the distance ± from the shaft XX around which it rotates at a speed of n revolutions per second, of which): with the circumferential speed 2 n @ r, while the wind is blowing at the speed V parallel at the shaft MX, the relative speed is the hypotenuse W of the right triangle the elm on the sides v and 2n or; and the angle of incidence with respect to the lift coefficient 'zero ab is i;
The relative wind therefore varies in magnitude and direction:
in magnitude from V at the hub to # at the end of the blade (R being the extreme radius); and in the direction from the air section of the mill shaft to the vicinity of the perpendicular to that shaft. This explains the twisted shape that the payroll must have in order to screw itself correctly into the air which acts towards it the role of an animated nut,
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without rotation, with a forward speed V along its axis while 'the blade rotates relatively to the wind, without moving forward and this also explains that, to be correct, this torsion should be adapted to each particular momentary value of the wind, and in all the segments of the blade;
It is this adaptation that the present invention makes it possible to achieve in a very approximate manner,
As visible in fig. 4, each propeller blade according to the invention already set out in FIG; 1 and 2, consists of a central part 101 rigidly fixed to the hub and having in each region of the length of the blade the optimum angle of attack established for a given wind speed, for example. ple 8 m / seo, as well as an attack beo 102 and a trailing fin 103, articulated on supports 104, 105, integral with the central part 101;
These movable parts 102 and 103 of the blade are controlled by a movable adjusting surface 106 subjected to the pressure of the wind and which is for example pivoted at 107 on the support 1044. This surface acts by the in- via a lever 108 which is integral with it in rotation, and a connecting rod 109, on the leading nose '102, which transmits the movement by a connecting rod 110 to the trailing fin 103.
A return spring III fixed on the connecting rod 110 on the one hand, and on the central part 101 of the blade, on the other hand, tends to bring back the moving parts 102 and 103 Without the zero wind position shown in FIG. 4, that is to say the beak 102 turned forward (into the wind,) and the trailing fin 103 back (in the opposite direction to the beak);
Under these conditions, we see that when the wind is zero or weak (fig; 4), the ailerons 102 and 103 receive, under the action of the spring being recalled 111 a maximum cracking, one forward, the other backward. , with respect to the central part 101.
In order to further increase the useful force, in particular in light winds, and mainly at start-up, the leading edge 102 may be provided with a slot 112, having the
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the elm of the interval between two turbine blades, which when the wind rushes in, creates a strong depression on the dorsal face of the profile, which is a known means of determining a very large Cz component.
When the wind speed increases, the movement of the movable surface 106 against the action of the spring 111 causes the ailerons 102 and 103 to pivot in the direction of the arrows f, f 'which come to be placed in the extension of the central part. 101 when the wind speed reaches the base speed, for example 8 m / sec (position shown in fig. 5).
When the wind speed exceeds the base speed to which the angle of attack of the blade is adapted, the increase of the wind on the movable surface 106 causes a rearward deflection of the leading nose 102 and a deflection. in front of the trailing wing 103. (fig. 6). if we examine what is going on in more detail, we see the following.
In a rotation speed of n second turns, the relative speed W moves away from the shaft by an angle Ó which, for the same wind V is all the greater (Fig. 14 and Fig. 15), .that the speed n is itself greater, and that the radius or distance to the hub n of the blade section considered is also greater .: If, on the other hand, the wind V varies, the angle cE, varies in the opposite direction, that is to say is smaller as V is larger And therefore finally, the construction setting (Ó i), for a blade section considered, at the distance r from the hub and by a determined wind V, is so much greater than (i a kings chosen) n and r are greater and 7 weaker;
in the end, the smaller the conventional expression V or -! - (d denoting the snr nd diameter of the helix at the point considered), the wedging is all the greater. In fact: @ / @@@ = cotg Ó
In particular, at start-up, n being zero, so also Ó, and this at any distance r from the hub, it would be
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rational to have a low calibration (Ó + 1) of the same order of magnitude for all the sections, that is to say that it would be rational to lay the sections on the tree XX and preferably lay them at roughly the same angle at all distances from the hubs
On the contrary, in full swing, it would be 'rational-' to be able to give a wedging (Ó + i) notably stronger everywhere,
and louder and louder as the sections themselves are farther from the hub.
In other words, the complete and universal solution would be, having inclined by construction, the various sections of low angles suitable for starting, to twist the blade in motion, this trosion being all the more accentuated as the operating speed. is faster, that the distance from the considered section to the tree is greater, and the current wind weaker, in a word / that the argument V / nd is weaker:
In other words, a rigid and rigidly fixed payroll can only be ill-suited everywhere except perhaps, by chance, in a single section as soon as the current argument V ditnd takes pride in the basic argument; and this is also to say that a rigid blade but capable of a certain rotation all of a block in its hub will be able to receive an adaptation moment * - born which will be correct for a section chosen at best, but for this one only. , the adaptation of the other sections then only being approached, and even, one must say, roughly approximated, by default towards the hub, and by excess towards the tip of the blade;
The ideal solution, but impracticable, would consist in breaking down the blade into an infinite number of sections, each of which may have the appropriate individual orientation * The solution, intermediate according to the invention, which is valid both for blades propellers than for windmill blades, consists of two devices:
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- 1) The payroll is constructed in a few orientable slices, each capable of individual adaptation - suitable for its average section (for example for a 25 meter blade, a first slice of 0 to 5 meters rigid and undeformable, slice which is practically inactive even in good adaptation, then a second from 5 to 10 m;
adaptable to the section located at 7.50 m, a third from 10 to 15 m; adaptable to the section located at 12 m50, etc ;;;). As a result, the incorrect adaptation of the sections of each slice other than the average section being very small, the inadequacy of the whole will be very close to the correct general adaptation., - 2 Instead of pretending to print at each entire slice rotates its entire section, in accordance with the arrangement described, the fixed and rigid central part is maintained, and the front part (the spout) and the rear part (the ailerona) are applied which take The reverse rotations which are controlled by the adjustment surfaces 106, and the effects of which are detailed below, rest on this solid central part:
At. start, the direction of the relative wind speed W merges with the speed? (fig. 16). its influence 1 on the chord of zero lift ab of the pure profile, that is to say without deflection, would then be considerable and would notably exceed the maximum lift inuidenoe, so that the lift component Cz which merges at this moment with the force of rotation, would be very weak, hence. the impossibility or at least the extreme difficulty of starting:
On the contrary, the double deflection of the beo and the aileron (fig. 17) has the effect of inclining appreciably on the wind (confused with the shaft of the mill) the zero portanoe rope now oriented along a'b ';
and, consequently, it decreases correspondingly the incidence, which becomes i ', appreciably less
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that i from which it follows that 14 exceeding the lift angle maxima significantly less / than 1, or even falling below this maximum lift angle, the component becomes C'z much stronger than Cz and , .for the same wedging of the central part, thus constitutes a much more active rotational force than the previous one.
We can thus see the extreme used for the start of the deformation of the profile by the aoubie oraquage: it should be noted in passing that it is the root of the blade, that is to say the region closest to the blade. arDre, which provides the most effective partial rotational forces for starting, owing to the reduction in incidence i 'to values not too excessive (in fact less than the angle i' of Fig. 17); while the neighboring portions of the tip of the blade provide partial rotational forces which are practically nonexistent due to the excessive magnitude of the incidence i "(fig 18), which is still much too strong despite the double deflection;
The present explanation given on the occasion of starting makes it clear that the double deflection of the nose and the aileron on the central part which has remained fixed is equivalent to a fiotive rotation of the whole profile which would be equal to (i-i ') , rotation whose magnitude can be judged by the comparison of figures 16 and 17 which relate to the same setting of the fixed central part Then, once the mill has started, the speed of rotation intervenes to modify in size and meaning the relative speed W and reduce the incidence i to a value which will now be able to fall below the incidence of maximum lift.
Then Cz and Cx (fig. 19 and fig. 20) provide opposite rotational components M and N, of which the difference (U-N), which is the rotational force, reaches an important value; Under the effect of this force, the mill accelerates its rotation to a certain speed n where it stabilizes
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as long as the wind itself remains constant.
It should be noted that the construction characteristics will have been established with a view to a precise result, for example with a view to obtaining for this normal speed, the maximum power, which corresponds to at a predetermined angle 1 specific to the section in question and perhaps quite strong, but nevertheless less than the maximum lift angle
If then, once this normal regime has been reached, the wind increases (fig. 2I), the relative speed which was hitherto W will become w 'further away from the current chord of zero lift ab, which will tend to cause a increase from i to i ';
If, which can happen in certain cases, 1 exceeded the maximum lift incidence, cz would thus tend to decrease while opposing an acceleration of the speed, therefore by exercising partial self-regulation for those sections which would also have an incidence important.
At the same time, it is true, even with the speed maintained, the relative speed W ', already increased by the simple fact of the increase of V, will exert on the adjustment surface 106 a stronger action and consequently will tend to bring the bec in the wind (and oonourrément the aileron in the reverse direction) therefore to reduce the angle of incidence between i 'and i' this compensation of the previous tendency to increase by 1 thus has the happy effect of to moderate the brutality of action resulting from any sudden variation in the wind;
But this intermediate stage, which perhaps will not even be carried out, will give way '- (in the event that the increase in wind speed is lasting, at least temporarily, instead of being instantaneous) - the place at a stage stabilized by the new value of 'wind v';
This stabilized step corre- sponding to a live force of the wind proportional to v'3 instead of V3, 'the mill (if it operates a machine with substantially constant torque) will tend to pack up to a
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new speed n 'such that the ratio @ / @ will be of the order of (@ / @) 3 which implies that the relative increase in rotational speed will be greater than the relative increase in speed wind (of the order of three times);
Consequently, the new stabilized inoidenoe i "will be lower not only than the intermediate incidence i 'but even than the initial incidence i;
It can thus be seen that an increase in the wind will first have the effect of a moderate tendency to increase the incidence, intended to be transformed into a tendency to reduce the incidence, reduction of incidence itself oon - omitting of an acceleration of the regime.
These alternations will have as an ancillary effect a damping of the final tendency to speed up which, aided moreover by the inertia of the mass of the blades of the mill, will give ample time for the adjustment device to act. on the turning of the nozzle and the aileron towards the position suitable for :. the correct angle I which will correspond to maintaining the regime n.
By way of indication, we can cite the example of a mill suitable for wind of 8 m / sec. At a rate of 1/4 turn / sec. with incidence of 7 at radius r = & 0 m. If the wind is at 9 m / sec :, it will momentarily tend to an incidence of about 8 45 '; then, to reach a power 1.42 times the previous one at 0; 367-sec; at an angle of attack 3 45 '. The initial power and rpm will be maintained by reducing the angle of attack to about 5, i.e. an increase of just over 2, by turning the Dec back and the aileron forward With the profile of this example, the deflection of the aileron would be of the order of 5 (fig.20);
The maneuver carrying out this robbery is immediately understood by. fig. 24 where the solid lines represent the initial positions (V wind), and the dotted lines the final positions (stronger V wind),
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Of course, maintaining speed in a harsh wind implies sacrificing the excess power included in this stronger wind:
The operation of the system in the event of a drop in the wind could be explained in a very similar way.However, if the performance at the normal base wind regime is optimum, it will inevitably be impossible to maintain it when the wind weakens, since then the energy supplied, and therefore also the energy given back, is lower than the previous one.
In order to be able to maintain the speed, a lower yield must have been agreed for the base wind V than for the weakest wind V 'In this case, the angle of attack will be corrected in the opposite direction to the correction by increased wind, that is to say by lowering the beak forward, a movement which will result from the softening of the thrust of the wind on the plate 106;
By means of appropriate adjustments, modifying, if necessary, the proportions of the lengths of the various parts of the linkage or their mutual angles, these steering clearances would allow other results that may possibly be sought, for example certain variations in the speed linked to variations in the wind. by predetermined relationships, in particular, the partial or total exploitation of the surplus power available when the wind exceeds the base speed. If necessary, cams could be inserted in the linkage system allowing:
the easier or more stringent realization of relations.
It is also possible to dose, or even to reverse, these results by modifying the moment of the action of the wind on the control plate 106, capable for this purpose of pivoting on its axis 129;
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Fig. 25 shows the full-face plate acting to push the rods 108 and 109 in order to raise the spout back; Fig. 26 the watch in neutralization position where it has no action:
Fig. 27 shows straight through acting to pull rods 108 and 109 in order to lower the spout forward:
The various positions of the plate 106 could moreover be controlled at will from a station outside the mill blade, for example a station on land, by means of appropriate references.
The embodiment described above for the control of the articulated parts 102 and 103 of the blade by the movable adjustment surface 106 can be further improved, either as has just been explained by means of FIGS.
25, 26, 27, or by means making it possible to adjust the setting of the movable surface 106 with respect to the lever 108, which modifies the length of the linkage and modifies, for a given wind, the values of the steering angles of the leading edge 102 and of the aileron 103, or by devices inspired by these two modes of means, according to fig: 7, this result is obtained by articulating the surface 106 on the connecting rod 109 by an elbow lever 113, 113 ", of which the arm 115 * 'can be secured by means of a pin 114 with an oras 115 secured to the surface 106 and having several holes 116 for this pin.
Depending on whether one or the other hole is used, the pitch angle of the surface 106 relative to the transmission is modified. This device can also be replaced by an adjustable tensioner, shown in fig. 7bss, mounted between the surface 106 and the point of articulation of the lever 113 'with the connecting rod 109.
In the example described, the command is continuous, that is to say, for the same direction. the movement of the movable surface 106, the deflection of the movable parts 102 and
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103 always varies in the same sense. 1: t small: t WMr however is of interest in certain cases, for example when the angle of attack is around the maximum lift angle, so that the steering direction is the opposite.
This result is obtained by a suitable wedging of the surface 105 with respect to the transmission 108, 109 as seen in FIG. 8, in which, for an increase in the wind beyond, the corresponding value dant at position 106 ', 108', 109 102 ', the variation in the steering angle of the nose 102 (and of the aileron 103) changes direction after reaching a limit position 102';
A final improvement concerns a set of two propellers, identical or not, rotating in the reverse direction and a multiplier gear making it possible to drive with such a low speed air motor (for example 15 revolutions per minute) an electric generator of the normal type. rotating for example at 1500 t / ming, thus achieving a very high multiplication using a device with a weight and a size small enough to be admissible.
To this end, the invention provides for the use of two co-axial propellers rotating in opposite directions to each other and respectively driving two members of an epicyloidal multiplier gear train, the driven member of which is coupled to the gégratrioe; According to the elm embodiment shown in FIG.
10, the two propellers drive in opposite directions two crowns 117, 119 mounted idle on the output shaft, or driven shaft 119, of the gear, The crown 118 is linked to a drum 120 which carries one or more planet wheels 121 which serves to engage, on the one hand, with an internal toothing 122 of the crown 117 and, on the other hand, with a pinion 123 wedged on the driven shaft 119.
Tapered outer teeth 124, 125 - crowns 117, They are preferably engaged every
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two with a compensating pinion 126 mounted or on a fixed journal 127 mounted on the housing 128, an arrangement which has the effect of making rigorously equal and opposite the speeds of rotation of these two crowns driven by the propellers: this set of two propellers rotating in direction
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inverse8 automatically orientates under the action of the wind;
One can realize for example;
with practical dimensions, a multiplication of 30 to 35 by this system, at the same time that the efforts on the teeth can be reduced to a third by placing three satellites,
A last additional gear is then sufficient to reach the multiplication 1500/15 100, and
15 this under excellent practical conditions, this gear transmission can be used on boats for the common control, in opposite directions, of the two lateral propellers:
It would also have the advantage of helping turns by systematically turning one of the two lateral propellers faster than the other, by acting by a sevo-motor on the compensating pinion which, this time, does not would be more fixed but would turn under the effect of the servo motor at a speed appropriate to the desired turn;
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The Presents * P Er: tectiOnner4elits would find an advantageous application in their adaptation to the blades of aircraft propellers, with a view to modifying their pitch either at the start, thirst while in flight ', and similarly to the blades of helicopters or of gi- roplanes, where this deformation would be very particularly useful for maintaining or restoring stability by the dosage of the action of the air in such sector as one wishes of the swept circle
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The propeller blades provided with these improvements and the following can, as is known,
to be articulated on the hubs
A final improvement aims to eliminate the harmful effects of centrifugal force on the wind sensing device. In fact, the position taken by the latter depends not only on the action of the wind on it, but also on that of the wind. centrifugal force
CB improvement consists in canceling the action of the centrifugal force on the probe by associating it with a mobile mass equal to its own and receiving a centrifugal force equal and opposite to that received by the probe itself; Thus the centrifugal force and the compensating force will be canceled out on the probes according to:
The elm of realization of this improvement shown in fig. 28 to 30 the fixed blade portion 130, integral with the hub, is provided with an articulated trailing edge element 131. The deflection of this trailing edge is controlled by a relative wind sensor 132 consisting of a left surface fin mounted as a weather vane on an axis 133, held in front of the leading edge and parallel to its mean direction, by two amounts 134-135. we see in fig. 29, which is a schematic section, transverse to the blade 130, by the plane XXIX of FIG. 25, that .: the gyrouite imitated a angle i with the direction I H of zero lift.
It is this angle i which is the angle of attack in the relative wind; its variations, or of the waltzers which are connected to them, for example the variations of the angle EBH with which the vane turns, are used to control the deflection at the Dard ae escape 131 by any suitable transmission, direct, or with the interposition of servo - power motor, possibly with interposition of interchangeable cams to modify the steering law4
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However, for the control to be correct, the orientation of the wind vane 132 must not depend on the orientation force due to the centrifugal force due to the fact that '-,' -: the axis 133, parallel to the leading edge of the blade 130 is not exactly perpendicular to the propeller hub.
To remedy this, there is provided (FIG. 30), for example inside the blade 130, a second axis 136 parallel to that 133 of the wind vane; these two axes carry two fingers, or two sectors, parallel, 137, 138, joined by a cable 139; the axis 136 carries a mass 140 disposed relative to it in a position symmetrical to that. of the center of gravity 141 of the probe 132 with respect to its axis 133 and of a weight equal to that of the probe: 'The moments of rotation due to the centrifugal force on the probe and on its balancing mass are' equal and in the opposite sense; the girouette is therefore withdrawn from this effort of orienting the centrifugal force and its direction gives exactly that of the relative wind.