EP1446577A1 - Diffuseur pour eolienne - Google Patents

Diffuseur pour eolienne

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Publication number
EP1446577A1
EP1446577A1 EP02795384A EP02795384A EP1446577A1 EP 1446577 A1 EP1446577 A1 EP 1446577A1 EP 02795384 A EP02795384 A EP 02795384A EP 02795384 A EP02795384 A EP 02795384A EP 1446577 A1 EP1446577 A1 EP 1446577A1
Authority
EP
European Patent Office
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radiating ribs
diffuser
diffuser according
constituted
peripheral members
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02795384A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Ferracani
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Cita
Original Assignee
Cita
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cita filed Critical Cita
Publication of EP1446577A1 publication Critical patent/EP1446577A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/04—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/13—Stators to collect or cause flow towards or away from turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/10—Stators
    • F05B2240/14—Casings, housings, nacelles, gondels or the like, protecting or supporting assemblies there within
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6001—Fabrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/02—Fabric
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the invention relates to a diffuser for a wind turbine, in particular a large wind turbine mounted on a mast and comprising a wind-driven propeller, as well as an alternator cooperating with the propeller to provide electric energy.
  • wind turbines currently used are most often equipped with propellers with radial blades and with a horizontal axis similar to those allowing the propulsion of airplanes, but as a rule much larger.
  • propellers conventionally cooperate with dynamos or industrial alternators with speed multiplier drives, which makes them heavy, expensive and of low efficiency.
  • Such a wind turbine is mounted on a vertical mast and comprises a wind-actuated propeller which is equipped with helical blades inclined upstream carried by a hub of horizontal axis as well as an alternator cooperating with the propeller to provide electric power and which is equipped with a magnetic rotor fixed to the hub and a stator with magnetic coils adjacent to the rotor and fixed to a fixed frame.
  • This wind turbine is furthermore equipped with a static diffuser constituted on the one hand by a fixed circular element of relatively short length mounted concentrically with the hub on arms integral with the chassis and cooperating with little play with the ends of the blades, and comprising both on the other hand a rounded leading edge followed by a thick hull and a thin diverging trailing edge.
  • a static diffuser constituted on the one hand by a fixed circular element of relatively short length mounted concentrically with the hub on arms integral with the chassis and cooperating with little play with the ends of the blades, and comprising both on the other hand a rounded leading edge followed by a thick hull and a thin diverging trailing edge.
  • This situation is due to the optimized profile of the rotor blades and the presence of the divergent diffuser.
  • Such a diffuser conventionally consists of a skin which gives it its profile and an internal structure such as to absorb the forces and to receive the end of the support arms allowing the diffuser to be centered around the blades of the wind turbine.
  • the object of the present invention is to fill this gap.
  • a diffuser for wind turbines in particular large wind turbines mounted on a mast and comprising a wind-driven propeller equipped with blades, as well as an alternator transforming the kinetic energy of the wind into electricity.
  • a diffuser is characterized in that it is formed by a circular element surrounding the ends of the blades, and consisting of a skin made of a stretched textile membrane associated with a rigid internal and / or external framework supporting the efforts and allowing the membrane to be stretched and shaped.
  • the textile membrane preferably has a density of the order of 1 kg / dm 3 .
  • the tension of this textile membrane which is produced by the internal framework, can be adjustable over time to compensate for possible creep phenomena in the materials.
  • the textile membrane is equipped with a lattice making it possible to reinforce it in particular in its zone located near the blades.
  • the rigid framework comprises a series of identical radiating ribs, closed on themselves in a flat curve having a wing-shaped contour corresponding to the profile of the diffuser and materializing the internal surfaces and external of it.
  • These radiating ribs can advantageously be made of a metal such as steel or aluminum or also of wood or a composite material.
  • the rigid framework also comprises a series of peripheral members allowing the connection of the radiating ribs and if necessary a series of stiffening elements making it possible to keep the thickness of the profile of the diffuser constant.
  • These members and these stiffening elements can be made of materials similar to the constituent materials of the radiating ribs.
  • the radiating ribs as well as the peripheral members consist of steel tubes.
  • the neighboring peripheral members can advantageously be connected by stiffening elements constituted by steel profiles located in the plane of the radiating ribs along the internal and external faces of the diffuser and / or transverse thereto. Additional steel rods also having a stiffening function can optionally connect the radiating ribs parallel to the peripheral members.
  • the radiating ribs are formed by aluminum profiles having in particular an ⁇ -shaped section while the peripheral members are constituted by aluminum tubes.
  • the various aluminum tubes constituting the peripheral members can advantageously be connected to each other by other aluminum tubes acting as stiffening elements.
  • the framework corresponding to this second variant is largely similar to that corresponding to the first variant of the invention but has the advantage of having a reduced weight, by the nature of the materials used.
  • the radiating ribs are constituted by wooden profiles, in particular in the shape of a T and the peripheral members are constituted by carbon beams, in particular of rectangular section connected in pairs. by webs, in particular plywood on both sides of the radiating ribs so as to define boxed beams.
  • boxed side members are preferably hollowed out in their middle part so as to limit as much as possible the weight of the rigid frame, and as a rule connected two by two by cables made of stainless steel.
  • the radiating ribs are constituted by elements in particular of rectangular section made of a glued laminated composite material and the peripheral members consist of beams, in particular of rectangular section made of a composite material glued laminated laminated in pairs on both sides of the radiating ribs by a series of rings rigidly fixed to each other and also made of glued laminated composite material.
  • the internal and external faces of each of the radiating ribs are preferably connected by a series of rings rigidly fixed to each other and made of a glued laminated composite material acting as stiffening elements. . It is also advantageous to provide additional wooden strips connecting the radiating ribs parallel to the peripheral members.
  • FIG. 1 is a perspective view of a wind turbine fitted with a static diffuser according to the invention
  • FIG. 2 is a partial axial section view of this wind turbine
  • FIG. 3 is a partial perspective view illustrating the installation of the static diffuser
  • FIG. 4 is an axionometric view showing a detail of the framework of a diffuser according to the first variant of the invention
  • FIG. 5 is an axionometric view similar to FIG. 4 but showing the framework of a diffuser according to the second variant of the invention
  • FIG. 6 is an axionometric view similar to FIG. 4 but showing the framework of a diffuser according to the third variant of the invention
  • FIG. 7 is an axionometric view similar to Figure 4 but showing the framework of a diffuser according to the fourth variant of the invention
  • the wind turbine 1 is mounted on a vertical mast 2 and comprises a propeller 3 actuated by the wind which is equipped with helical blades 5 inclined upstream.
  • the blades 5 are carried by a hub 4 with a horizontal axis.
  • the wind turbine 1 also includes an alternator not shown in the figures which cooperates with the propeller 3 to supply electrical energy.
  • This alternator is equipped with a magnetic rotor fixed to the hub 4 and a stator with magnetic coils adjacent to the rotor and fixed to a fixed frame 6.
  • the rotor and the stator are not shown in the figures.
  • the wind turbine is also equipped with a static diffuser 7 constituted by a fixed circular element of relatively short length.
  • This diffuser 7 is mounted concentrically with the hub 4 on arms 8 integral with the chassis 6 and cooperates with low clearance with the ends 9 of the blades 5.
  • the static diffuser 7 has an aerodynamic profile and has a rounded leading edge 10 followed by a thick hull 11 and a thin diverging trailing edge 12.
  • the diverging trailing edge 12 is supported by gussets 13 distributed in radial planes.
  • this configuration makes it possible to create a divergence of the air flow downstream of the diffuser according to the arrows F and F '.
  • the diffuser 7 consists of a skin 14 made of a textile material of very low density. This skin 14 is stretched on a rigid frame 15 allowing it to be shaped and centered around the blades 6.
  • the frame 15 is essentially constituted on the one hand by a series of radiating ribs 16 all identical and on the other hand by a series of peripheral members 17 having the function of allowing the connection of the radiating ribs 16 and receiving the end of the arm 8 on which the diffuser 7 is mounted.
  • the radiating ribs 16 are constituted by elements closed in on themselves in a plane curve having a wing-shaped contour corresponding to the profile of the diffuser 7 as shown in FIG. 2.
  • the radiating ribs 16 ⁇ and the peripheral members 17 ⁇ are constituted by steel tubes.
  • the constituent tubes of the peripheral members 17 ⁇ are interconnected by different stiffening elements to allow the thickness of the profile of the diffuser 7 to be kept constant.
  • these elements include steel profiles 20 located in the planes of the radiating ribs 16 ⁇ as well as cables 21 made of stainless steel which are located transverse to these planes.
  • the radiating ribs I62 are constituted by aluminum profiles having a section in the shape of an ⁇ while the peripheral members 172 are constituted by aluminum tubes.
  • the various neighboring tubes 172 on the internal surface 18 or on the external surface 19 of the diffuser 7 or on either side of the radiating ribs I62 are connected by aluminum tubes 23 situated in the plane of the radiating ribs I62 or transversely with respect to to these in a pyramidal configuration so as to make it possible to stiffen the internal framework 15 of the diffuser 7.
  • the radiating ribs I6 3 are formed by T-shaped wooden profiles while the members peripherals 17 3 are constituted by carbon beams of rectangular section.
  • the beams 17 3 are connected in pairs, on either side of these ribs I63, by plywood cores 24 equipped with recesses 25 at their middle part.
  • the beams 173 and the plywood cores 24 thus define boxed beams making it possible to maintain the thickness of the profile of the diffuser 7.
  • the neighboring boxed beams are connected together by stiffening cables 26 arranged obliquely to the plan of radiating ribs I63.
  • the radiating ribs I64 are constituted by elements of rectangular section based on wood made of a glued-laminated composite material while the peripheral members 174 are constituted by beams of rectangular section made of a similar material.
  • the beams 17 4 are connected two by two on either side of the radiating ribs I64 by a series of rings 27 rigidly fixed to each other and also made of a laminated composite material.
  • the internal 18 and external 19 faces of the radiating ribs I64 are also connected to one another by a series of rings 28 rigidly fixed to each other and also made of a glued laminated composite material.
  • the fixing arms 8 are not directly fixed on the peripheral members 174 at their external ends 81, but mounted at this level on fixing plates 30 themselves fixed on the rings 27, 28.

Landscapes

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Abstract

Diffuseur pour éolienne en particulier éolienne de grande dimension montée sur un mât (2) et comportant une hélice (3) actionnée par le vent équipée de pales (5) ainsi qu'un alternateur transformant l'énergie cinétique du vent en électricité, caractérisé en ce qu'il est formé par un élément circulaire (7) entourant les extrémités (9) des pales (5), et constitué d'une peau (14) en une membrane textile tendue associée à une ossature interne et/ou externe rigide (15) supportant les efforts et permettant de tendre la membrane et de la mettre en forme.

Description

« Diffuseur pour éolienne » L'invention concerne un diffuseur pour une éolienne, en particulier une éolienne de grande dimension montée sur un mât et comportant une hélice actionnée par le vent, ainsi qu'un alternateur coopérant avec l'hélice pour fournir de l'énergie électrique.
Les spécialistes cherchent depuis longtemps à récupérer l'énergie éolienne qui a l'avantage d'être propre, c'est-à-dire de ne pas engendrer de pollution thermique ou chimique et parallèlement d'être inépuisable. Ces avantages sont toutefois compensés par une série d'inconvénients en particulier liés au caractère dispersé et intermittent du vent ; il est en outre bien connu que les « parcs » d'éoliennes consomment beaucoup d'espace et ne fonctionnent pas sans nuisances sonores.
De plus, les éoliennes actuellement utilisées sont le plus souvent équipées d'hélices à pales radiales et à axe horizontal analogues à celles permettant la propulsion d'avions, mais en règle générale beaucoup plus grandes. De telles hélices coopèrent classiquement avec des dynamos ou des alternateurs industriels avec des entraînements multiplicateurs de vitesse, ce qui les rend lourdes, coûteuses et de faible rendement. Ces inconvénients font que le marché des éoliennes n'a pas connu ces dernières années l'essor auquel on aurait pu s'attendre et que les perspectives de développement dans ce domaine sont aujourd'hui très larges.
Pour remédier à ces inconvénients, on a récemment proposé conformément au document FR-2 793 528 une éolienne plus robuste, moins encombrante à puissance égale et moins bruyante que les éoliennes proposées auparavant.
Une telle éolienne est montée sur un mât vertical et comporte une hélice actionnée par le vent qui est équipée de pales hélicoïdales inclinées vers l'amont portées par un moyeu d'axe horizontal ainsi qu'un alternateur coopérant avec l'hélice pour fournir de l'énergie électrique et qui est équipé d'un rotor magnétique fixé au moyeu et d'un stator à bobines magnétiques adjacent au rotor et fixé à un châssis fixe.
Cette éolienne est en outre équipée d'un diffuseur statique constitué d'une part par un élément circulaire fixe de longueur relativement faible monté concentriquement au moyeu sur des bras solidaires du châssis et coopérant à faible jeu avec les extrémités des pales, et compor- tant d'autre part un bord d'attaque arrondi suivi d'une carène épaisse et d'un bord de fuite mince divergent.
De nombreux essais réalisés en soufflerie ont permis de prouver que cette éolienne possède des caractéristiques aérodynamiques très supérieures à celles des éoliennes classiques antérieures.
Cette situation est consécutive au profil optimisé des pales du rotor et à la présence du diffuseur divergent.
Un tel diffuseur est classiquement constitué d'une peau qui lui confère son profil et d'une structure interne de nature à absorber les efforts et à recevoir l'extrémité des bras de support permettant le centrage du diffuseur autour des pales de l'éolienne.
Dans le cas de petites éoliennes (jusqu'à quelques mètres de diamètre), on peut avoir recours à des solutions de chaudronnerie ou à des technologies classiques de fabrication et utiliser à titre d'exemple soit des peaux composites minces associées à un caisson interne à structure combinée mousse/verre époxy, soit des peaux épaisses rigides notamment en matière plastique, acier ou Duralumin® servant aussi de structure.
Cependant, pour des éoliennes ayant des diamètres plus importants (pouvant aller jusqu'à plusieurs dizaines de mètres) ces tech- nologies classiques sont exclues : en effet, des peaux en acier d'une épaisseur de 1 à 2 mm engendreraient une masse beaucoup trop importante et un coût trop élevé, et nécessiteraient néanmoins la présence d'une structure interne conséquente et rigide.
Il n'est pas plus envisageable pour des raisons économiques de réaliser un diffuseur en matériau composite vu que les coûts de l'outillage et des matières premières atteindraient des proportions trop importantes.
Par suite, les solutions connues ne peuvent pas être transposées à la réalisation de diffuseurs pour des éoliennes de grande dimen- sion du type susmentionné car elles ne seraient pas viables à l'échelle industrielle.
Or, on n'a jusqu'à présent jamais proposé de technologies permettant de limiter le poids et le coût de tels diffuseurs.
La présente invention a pour objet de combler cette lacune. A cet effet, elle concerne un diffuseur pour éolienne en particulier éolienne de grande dimension montée sur un mât et comportant une hélice actionnée par le vent équipée de pales ainsi qu'un alternateur transformant l'énergie cinétique du vent en électricité. Selon l'invention, un tel diffuseur est caractérisé en ce qu'il est formé par un élément circulaire entourant les extrémités des pales, et constitué d'une peau en une membrane textile tendue associée à une ossature interne et/ ou externe rigide supportant les efforts et permettant de tendre la membrane et de la mettre en forme.
Il est à noter que l'invention s'applique avantageusement à une éolienne du type susmentionné mais pourrait tout aussi bien s'adapter à n'importe quel système d'éolienne carénée.
Selon l'invention, la membrane textile a de préférence une densité de l'ordre de 1 kg/ dm3.
La mise en œuvre d'une telle membrane textile s'avère particulièrement avantageuse : en effet il existe actuellement sur le marché des membranes de ce type ayant des propriétés mécaniques élevées, une bonne résistance au rayonnement UN et une bonne tenue aux intempé- ries ; de plus, les fabricants proposent des facilités de maintenance en cas de déchirure.
Il est en outre à noter que la tension de cette membrane textile, qui est réalisée par l'ossature interne peut être réglable dans le temps pour compenser d'éventuels phénomènes de fluage des matériaux. Selon une autre caractéristique de l'invention, la membrane textile est équipée d'un lattis permettant de la renforcer en particulier dans sa zone située à proximité des pales.
Sur tout le profil du diffuseur, c'est-à-dire sur les surfaces interne et externe de celui-ci, il peut se produire localement selon la di- rection principale du vent par rapport à l'axe de rotation des pales des dépressions importantes pouvant décoller la membrane textile de l'ossature interne.
Or, il est essentiel que ce phénomène ne se produise pas dans la zone située à proximité des pales afin d'éviter tout risque de déchi- rure.
Pour cette raison, il est impératif de prévoir à ce niveau soit un lattis de renforcement soit des moyens de fixation de la membrane textile sur l'ossature interne.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ossature ri- gide comporte une série de nervures rayonnantes identiques, refermées sur elles-mêmes en une courbe plane ayant un contour en forme d'aile correspondant au profil du diffuseur et matérialisant les surfaces interne et externe de celui-ci. Ces nervures rayonnantes peuvent avantageusement être réalisées en un métal tel que l'acier ou l'aluminium ou encore en bois ou en un matériau composite.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'ossature ri- gide comporte également une série de membrures périphériques permettant la liaison des nervures rayonnantes et le cas échéant une série d'éléments raidisseurs permettant de maintenir constante l'épaisseur du profil du diffuseur.
Ces membrures et ces éléments raidisseurs peuvent être réalisés en des matériaux similaires aux matériaux constitutifs des nervures rayonnantes.
Selon une première variante de l'invention, les nervures rayonnantes ainsi que les membrures périphériques sont constituées par des tubes en acier. Selon cette variante, les membrures périphériques voisines peuvent avantageusement être reliées par des éléments raidisseurs constitués par des profilés en acier situés dans le plan des nervures rayonnantes le long des faces interne et externe du diffuseur et/ ou transversalement à celles-ci. Des tiges en acier annexes ayant également une fonction de rigidification peuvent éventuellement relier les nervures rayonnantes parallèlement aux membrures périphériques.
Selon une seconde variante de l'invention, les nervures rayonnantes sont constituées par des profilés en aluminium ayant no- tamment une section en forme de Ω tandis que les membrures périphériques sont constituées par des tubes en aluminium.
Selon cette variante, les différents tubes en aluminium constitutifs des membrures périphériques peuvent avantageusement être reliés entre aux par d'autres tubes en aluminium faisant office d'éléments raidisseurs.
Il est à noter que l'ossature correspondant à cette seconde variante est largement similaire à celle correspondant à la première variante de l'invention mais présente l'avantage d'avoir un poids réduit, de par la nature des matériaux utilisés. Selon une troisième variante de l'invention, les nervures rayonnantes sont constituées par des profilés en bois, notamment en forme de T et les membrures périphériques sont constituées par des poutres en carbone, notamment de section rectangulaire reliées deux à deux par des âmes, notamment en contreplaqué de part et d'autre des nervures rayonnantes de façon à définir des longerons caissonnés.
Ces longerons caissonnés sont de préférence évidés à leur partie médiane de manière à limiter autant que possible le poids de l'ossature rigide, et en règle générale reliés deux à deux par des câbles réalisés en acier inoxydable.
Selon une quatrième variante de l'invention, les nervures rayonnantes sont constituées par des éléments notamment de section rectangulaire réalisés en un matériau composite lamellé-collé et les mem- brures périphériques sont constituées par des poutres, notamment de section rectangulaire réalisées en un matériau composite lamellé-collé reliées deux à deux de part et d'autres des nervures rayonnantes par une série d'anneaux rigidement fixés les uns aux autres et réalisés eux aussi en matériau composite lamelle collé. Conformément à cette variante de l'invention, les faces interne et externe de chacune des nervures rayonnantes sont de préférence reliées par une série d'anneaux rigidement fixés les uns aux autres et réalisés en un matériau composite lamellé-collé faisant office d'éléments raidisseurs. II est également avantageux de prévoir des lamelles en bois annexes reliant les nervures rayonnantes parallèlement aux membrures périphériques.
Les caractéristiques du diffuseur pour éolienne qui fait l'objet de l'invention seront décrites plus en détail en se référant aux exemples non limitatifs de configuration représentés sur les dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective d'une éolienne équipée d'un diffuseur statique conforme à l'invention,
- la figure 2 est une vue en coupe axiale partielle de cette éolienne, - la figure 3 est une vue en perspective partielle illustrant l'implantation du diffuseur statique,
- la figure 4 est une vue axionométrique représentant un détail de l'ossature d'un diffuseur selon la première variante de l'invention,
- la figure 5 est une vue axionométrique similaire à la figure 4 mais re- présentant l'ossature d'un diffuseur selon la seconde variante de l'invention, - la figure 6 est une vue axionométrique similaire à la figure 4 mais représentant l'ossature d'un diffuseur selon la troisième variante de l'invention,
- la figure 7 est une vue axionométrique similaire à la figure 4 mais re- présentant l'ossature d'un diffuseur selon la quatrième variante de l'invention
Selon les figures 1 et 2, l'éolienne 1 est montée sur un mât vertical 2 et comporte une hélice 3 actionnée par le vent qui est équipée de pales hélicoïdales 5 inclinées vers l'amont. Les pales 5 sont portées par un moyeu 4 d'axe horizontal.
L'éolienne 1 comporte également un alternateur non représenté sur les figures qui coopère avec l'hélice 3 pour fournir de l'énergie électrique.
Cet alternateur est équipé d'un rotor magnétique fixé au moyeu 4 et d'un stator à bobines magnétiques adjacent au rotor et fixé à un châssis fixe 6.
Le rotor et le stator ne sont pas représentés sur les figures. L'éolienne est en outre équipée d'un diffuseur statique 7 constitué par un élément circulaire fixe de longueur relativement faible. Ce diffuseur 7 est monté concentriquement au moyeu 4 sur des bras 8 solidaires du châssis 6 et coopère à faible jeu avec les extrémités 9 des pales 5.
Selon la figure 2, le diffuseur statique 7 a un profil aérodynamique et comporte un bord d'attaque arrondi 10 suivi d'une carène épaisse 11 et d'un bord de fuite mince divergeant 12.
Selon la figure 1, le bord de fuite divergeant 12 est soutenu par des goussets 13 répartis dans des plans radiaux.
Selon la figure 2, cette configuration permet de créer une divergence de l'écoulement d'air en aval du diffuseur selon les flèches F et F'.
La configuration du diffuseur statique qui fait l'objet de l'invention va maintenant être décrite en se référant aux figures 3 à 6.
Il est à noter que sur ces figures, les pales 6 de l'hélice 3 ne sont pas représentées mais sont simplement schématisées par leur axe XX'.
Selon la figure 3, le diffuseur 7 est constitué d'une peau 14 réalisée en une matière textile de très faible densité. Cette peau 14 est tendue sur une ossature rigide 15 permettant sa mise en forme et son centrage autour des pales 6.
L'ossature 15 est essentiellement constituée d'une part par une série de nervures rayonnantes 16 toutes identiques et d'autre part par une série de membrures périphériques 17 ayant pour fonction de permettre la liaison des nervures rayonnantes 16 et de recevoir l'extrémité des bras 8 sur lesquels est monté le diffuseur 7.
Selon la figure 3, les nervures rayonnantes 16 sont constituées par des éléments refermés sur eux-mêmes en une courbe plane ayant un contour en forme d'aile correspondant au profil du diffuseur 7 tel que représenté sur la figure 2.
Ces nervures rayonnantes 16 matérialisent ainsi la surface interne 18 et la surface externe 19 du diffuseur 7.
Selon la figure 4, les nervures rayonnantes 16ι ainsi que les membrures périphériques 17ι sont constituées par des tubes en acier.
Les tubes constitutifs des membrures périphériques 17ι sont reliés entre eux par différents éléments raidisseurs pour permettre de maintenir constante l'épaisseur du profil du diffuseur 7.
Selon la figure 4, ces éléments comportent des profilés en acier 20 situés dans les plans des nervures rayonnantes 16ι ainsi que des câbles 21 réalisés en acier inoxydable qui sont situés transversalement à ces plans.
Ces différents éléments raidisseurs 20, 21 coopèrent également avec des tiges en acier annexes 22 reliant les nervures rayonnantes 16ι parallèlement aux membrures périphériques 17ι.
Selon la figure 5, les nervures rayonnantes I62 sont constituées par des profilés en aluminium ayant une section en forme de Ω tandis que les membrures périphériques 172 sont constituées par des tubes en aluminium. Les différents tubes 172 voisins sur la surface interne 18 ou sur la surface externe 19 du diffuseur 7 ou de part et d'autre des nervures rayonnantes I62 sont reliés par des tubes en aluminium 23 situés dans le plan des nervures rayonnantes I62 ou transversalement par rapport à celles-ci selon une configuration pyramidale de façon à permettre de rigi- difier l'ossature interne 15 du diffuseur 7.
Selon la figure 6, les nervures rayonnantes I63 sont constituées par des profilés en bois en forme de T tandis que les membrures périphériques 173 sont constituées par des poutres en carbone de section rectangulaire.
Sauf aux extrémités avant et aval des nervures rayonnantes I63, les poutres 173 sont reliées deux à deux, de part et d'autre de ces nervures I63, par des âmes en contreplaqué 24 équipées d'évidements 25 à leur partie médiane.
Les poutres 173 et les âmes en contreplaqué 24 définissent ainsi des longerons caissonnés permettant de maintenir l'épaisseur du profil du diffuseur 7. Selon la figure 6, les longerons caissonnés voisins sont reliés entre eux par des câbles de rigidification 26 disposés obliquement par rapport au plan des nervures rayonnantes I63.
Selon la figure 7, les nervures rayonnantes I64 sont constituées par des éléments de section rectangulaire à base de bois réalisés en un matériau composite lamellé-collé tandis que les membrures périphériques 174 sont constituées par des poutres de section rectangulaire réalisées en un matériau similaire.
Les poutres 174 sont reliées deux à deux de part et d'autre des nervures rayonnantes I64 par une série d'anneaux 27 rigidement fixés les uns aux autres et réalisés eux aussi en un matériau composite lamelle collé.
Selon la figure 7, les faces interne 18 et externe 19 des nervures rayonnantes I64 sont par ailleurs reliées entre elles par une série d'anneaux 28 rigidement fixés les uns aux autres et réalisés eux aussi en un matériau composite lamellé-collé.
Ces anneaux 28 coopèrent par ailleurs avec des lamelles en bois 29 reliant les nervures rayonnantes I64 parallèlement aux membrures périphériques 174.
Il est à noter que conformément à cette configuration, les bras de fixation 8 ne sont pas directement fixés sur les membrures périphériques 174 au niveau de leurs extrémités externes 81, mais montés à ce niveau sur des plaques de fixation 30 elles-mêmes fixées sur les anneaux 27, 28.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S 1°) Diffuseur pour éolienne en particulier éolienne de grande dimension montée sur un mât (2) et comportant une hélice (3) actionnée par le vent équipée de pales (5) ainsi qu'un alternateur transformant l'énergie cinéti- que du vent en électricité, caractérisé en ce qu' il est formé par un élément circulaire (7) entourant les extrémités (9) des pales (5), et constitué d'une peau (14) en une membrane textile tendue associée à une ossature interne et/ ou externe rigide (15) supportant les efforts et permettant de tendre la membrane et de la mettre en forme.
2°) Diffuseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane textile (14) a une densité de l'ordre de 1 kg/ dm3.
3°) Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la membrane textile (14) est équipée d'un lattis permettant de la renforcer en particulier dans sa zone située à proximité des pales (5).
4°) Diffuseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'ossature rigide (15) comporte une série de nervures rayonnantes (16) identiques, refermées sur elles-mêmes en une courbe plane ayant un contour en forme d'aile correspondant au profil du diffuseur (7) et matérialisant las surfaces interne (18) et externe (19) de celui-ci.
5°) Diffuseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ossature rigide (15) comporte : une série de membrures périphériques (17) permettant la liaison des nervures rayonnantes (16), et le cas échéant une série d'éléments raidisseurs permettant de maintenir constante l'épaisseur du profil du diffuseur (7).
6°) Diffuseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures rayonnantes (16ι) ainsi que les membrures périphériques (17ι) sont constituées par des tubes en acier.
7°) Diffuseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures rayonnantes (I62) sont constituées par des profilés en aluminium ayant notamment une section en forme de Ω tandis que les membrures périphériques (172) sont constituées par des tubes en aluminium.
8°) Diffuseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures rayonnantes (I63) sont constituées par des profilés en bois notamment en forme de T et les membrures périphériques (173) sont constituées par des poutres en carbone, notamment de section rectangu- laire reliées deux à deux par des âmes (24) notamment en contre-plaqué de part et d'autre des nervures rayonnantes (I63) de façon à définir des longerons caissonnés.
9°) Diffuseur selon la revendication 8, caractérisé en ce que les longerons caissonnés sont munis d'évidements (25) à leur partie médiane.
10°) Diffuseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les nervures rayonnantes (I64) sont constituées par des éléments, notamment de section rectangulaire réalisés en un matériau composite lamellé- collé et les membrures périphériques (174) sont constituées par des poutres, notamment de section rectangulaire réalisées en un matériau com- posite lamellé-collé reliées deux à deux de part et d'autre des nervures rayonnantes (I64) par une série d'anneaux (27) rigidement fixés les uns aux autres et réalisés eux aussi en un matériau composite lamellé-collé.
11°) Diffuseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les faces interne (18) et externe (19) de chacune des nervures rayonnantes (I64) sont reliées par une série d'anneaux (28) rigidement fixés les uns aux autres et réalisés en un matériau composite lamellé-collé.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8801362B2 (en) 2007-03-23 2014-08-12 Ogin, Inc. Fluid turbine
US8714923B2 (en) * 2007-03-23 2014-05-06 Ogin, Inc. Fluid turbine
EP2412971B1 (fr) * 2009-03-24 2017-06-21 Kyushu University, National University Corporation Machine à fluide utilisant un écoulement instable, moulin à vent, et procédé pour augmenter la vitesse d'un écoulement interne d'une machine à fluide
NL2003104C2 (nl) * 2009-06-30 2011-01-04 Hans Andreas Rodenburg Buisvormige mantel, alsmede windturbine voorzien van een dergelijke mantel.
EP2640966B1 (fr) * 2010-11-19 2015-01-07 Ogin, Inc. Turbine à fluide
WO2013163425A1 (fr) * 2012-04-25 2013-10-31 Flodesign Wind Turbine Corp. Turbine à fluide sous le vent
US9506853B2 (en) 2013-04-29 2016-11-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Air flow device
JP6128575B2 (ja) * 2014-11-14 2017-05-17 株式会社リアムウィンド 流体発電方法及び流体発電装置
US12098697B2 (en) * 2023-02-13 2024-09-24 Vincent Loccisano Method and apparatus for constructing a ringed airfoil

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3986787A (en) * 1974-05-07 1976-10-19 Mouton Jr William J River turbine
US3940891A (en) * 1974-08-05 1976-03-02 General Dynamics Corporation Conical structure
US4219303A (en) * 1977-10-27 1980-08-26 Mouton William J Jr Submarine turbine power plant
US4565595A (en) * 1981-09-30 1986-01-21 The Boeing Company Method of making composite aircraft wing
SE8105868L (sv) * 1981-10-05 1981-10-05 Martin Denev Uppblasbar, uppfyllbar eller kombinerat uppblasbar/uppfyllbar trattliknande anordning for koncentration av vindkraften samt okande av vindens hastighet i vid kraftssystem, som kan flyga luftskepp och flyta som bat
SE430529B (sv) * 1982-12-30 1983-11-21 Vindkraft Goeteborg Kb Anordning vid vindturbiner
US5482429A (en) * 1994-04-29 1996-01-09 United Technologies Corporation Fan blade containment assembly
NZ334681A (en) * 1999-03-17 2001-09-28 Vortec Energy Ltd Annular diffuser, for a wind turbine, assembled from arcuate segments by lifting alternate ends and attaching segments
FR2793528B1 (fr) 1999-05-12 2001-10-26 Cie Internationale Des Turbine Eolienne a pales obliques et generateur electrique
AUPQ085299A0 (en) * 1999-06-08 1999-07-01 Smith, Bruce Justin Diffuser augmented wind turbine

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO03044361A1 *

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FR2832465A1 (fr) 2003-05-23
US20050069415A1 (en) 2005-03-31
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FR2832465B1 (fr) 2005-09-02
WO2003044361A1 (fr) 2003-05-30
CA2466897A1 (fr) 2003-05-30

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