FR2569243A1

FR2569243A1 - Rotor a helice a pas variable, en particulier pour moteur eolien

Info

Publication number: FR2569243A1
Application number: FR8412923A
Authority: FR
Original assignee: AUBERTIN EDOUARD
Current assignee: AUBERTIN EDOUARD
Priority date: 1984-08-17
Filing date: 1984-08-17
Publication date: 1986-02-21
Also published as: FR2569243B1

Abstract

LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN ROTOR A HELICE A PAS VARIABLE. SELON L'INVENTION, LE ROTOR COMPORTE DES PALES FIXEES CHACUNE INDEPENDAMMENT DES AUTRES SUR LE MOYEU DU ROTOR UNIQUEMENT PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN MOYEN DE FIXATION DEFORMABLE ET PIVOTANT, ETABLI DIRECTEMENT ENTRE CHAQUE PALE OU UN MOYEN DE SUPPORT DE CETTE PALE, L'AXE DE PIVOTEMENT DE CHAQUE PALE ETANT PARALLELE A UNE CORDE DU MOYEU DU ROTOR ET LE PIVOTEMENT VERS L'AVANT, COTE INTRADOS, ETANT EMPECHE PAR UNE BUTEE SOLIDAIRE DE LA BASE DE LA PALE OU DE SON SUPPORT. APPLICATION NOTAMMENT A LA REALISATION D'UN MOTEUR EOLIEN, ET EGLAMENT A LA CONSTRUCTION DE VENTILATEURS DE TOUTES DIMENSIONS ET PUISSANCES.

Description

La présente invention est relative à un rotor à hélice à pas variable de façon complètement automatique, notamment destiné à un moteur éolien ou aéromoteur.

On connaît plusieurs réalisations de rotors à hélice à pas variable, en général bipale ou tripale, destinés à équiper en particulier des adrogénérateursv à savoir des générateurs d'énergie électrique à partir d'énergie éolienne; toutefois, ces réalisations sont restées le plus souvent au niveau de prototypes et, de même celles - en réalité peu nombreuses - qui ont été généralisées, présentent un certain nombre d'inconvénients, parmi lesquels carne à tous les cas est la rupture des pales au niveau de l'encastrement dans le moyeu.

Cet inconvénient a orienté les constructeurs vers la conception de systèmes de fixation des pales sur le moyeu plus solides, lesquels systèmes comportent un nombre de pièces exagérément élevé.

Dans le but de simplifier ultérieurement la fixation des pales au moyeu, tout en améliorant les prestations mécaniques, on a réalisé en particulier un rotor à hélice à pas variable, notaient pour hélicoptère, dont la coinception, très intéressante, mérite d'être décrite.Ce type de rotor colporte - un moyeu en forme d'étoile, notamment à trois branches
radiales souples, qui est fait en matériau composite, à
savoir d'une pluralité de couches empilées et polymérisées
de fibres de verre tissées et imprégnées de résine, lequel
moyeu coopère au niveau de chaque branche avec - une "butée" sphérique constituée par un empilement de
coupelles d'acier séparées par des couches d'élastomères
qui travaillent en pression et en torsion et qui assurent
à l'ensemble une certaine souplesse, laquelle "butée" est
logée dans une cavité ménagée à la limite de séparation de
la branche correspondante de l'étoile et la partie centrale
de cette dernière, - une biellette fixée à cette "butée" et commandant, avec les
autres biellettes le pas des pales par l'intermédiaire d'un
plateau tournant avec le rotor, - deux manchons assujettis sur et sous ladite "butée", eux
aussi réalisés en matériau composite, - un "adaptateur de fréquence" composé de deux couches d'élas
tomère prises en sandwich entre des -éléments métalliques,
qui est monté sur un petit axe situé sur le prolongement de
la branche correspondante de l'étoile et qui est serré
entre lesdits deux manchons l'extrémité opposée à l'em
placement de ladite "butée", - une pale accrochée aux deux manchons à l'aide de goupilles
traversant ces manchons et l'extrémité proximale de la pale
qui est située devant l"'adaptateur de fréquence.

Avec ce type de rotor les contraintes dues à la torsion, à la force centrifuge et à la traitée aérodynamique sont absorbées par la souplesse des différentes pièces en matériaux composites qui composent son moyeu et coopèrent avec ce dernier,en particulier par les "butées" sphériques, les "adaptateurs de fréquence", les manchons et les branches du moyeu ou de l'étoile, ce qui permet d'éviter les complications dues à l'emploi d'articulations, charnières, roulements et joints.

Toutefois, même si avec ce type de rotor on est parvenu à réduire les pièces nécessaires pour la fixation des pales de l'hélice au moyeu du rotor, tout en assurant en même temps l'absorption des tensions parasites par la flexibilité intrinsèque à certaines pièces fondamentales, leur nombre reste quand même important et, de toutes façons, leur réalisation suffisamment sophistiquée et chère (il suffit de savoir que les différentes couches du moyeu - environ 200sont loin d'être identiques car l'épaisseur du moyeu n'est pas la même dans toutes ses parties, ce qui donne une idée de l'extrème précision requise dans la découpe et le positionnement des couches), pour penser à une généralisation aux moteurs éoliens et donc à une plus grande diffusion de ces derniers, pour lesquels le coût d'investissement au départ reste encore relativement élevé.

En outre, dans le type de rotor susdit, comme d'ailleurs dans les autres types actuellement existants, notamment à grande vitesse de rotation, les systèmes de régulation de la vitesse de rotation de l'hélice par variation de l'angle de calage et, par suite, de l'angle d'incidence,comportent eux aussi plusieurs pièces, de façon que la structure de l'ensemble du rotor enrésulte compliquée (sans parler de la complication supplémentaire apportée par l'asservissement de l'angle de calage).Il est rappelé ici que l'angle de calage est l'angle formé par chacune des pales d'une hélice et le plan de rotation - les pales présentent en général le profil d'une aile d'avion choisi en fonction de la vitesse de rotation du rotor - tandis que l'angle d'incidence est l'angle formé par chaque pale et la direction du vent apparent ou relatif, qui est le vent résultant de la composition du vent réel et du vent créé par la rotation de la pale et variable sur toute-la longueur de cette dernière proportionnellement au rayon
La présente invention a en conséquence pour but de pourvoir à un rotor à hélice à pas variable, notamment destiné à un moteur éolien ou aéromoteur, qui répond mieux aux nécessités de la pratique que les rotors à hélice à pas variable antérieurement connus, notamment en ce que - sa conception est extrêmement simple, tout en assurant une
solidité exceptionnelle, - la régulation de la vitesse de rotation de l'hélice par
variation de l'angle de calage est complètement automatique, - son cout est réellement très compétitif.

La présente invention a pour objet un rotor à hélice à pas variable, notamment destiné à un moteur éolien ou aéromoteur, avec hélice "au vent" ou "sous le vent" et en particulier à axe horizontal disposé parallèlement à la direction du vent sous l'action d'un dispositif d'orientation approprié connu en soi, lequel rotor est du type comportant des moyens de fixation, notamment souples, des pales de 1 'hélioe au moyeu du roter, à savoir capables d'encaisser par leur propre souplesse ou flexibilité les contraintes mécaniques, notamment dues à la torsion, à la force centrifuge et à la tratnée aérodynamique, lequel rotor est caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation souples sont constitués pour chaque pale uniquement par un moyen de fixation déformable établi directement entre chaque pale, ou un moyen de support de cette pale ,- et ledit moyeu, qui est rigide et monté sur l'axe de rotation du rotor et qui est constitué en particulier par un disque notamment métallique, lequel moyen de fixation déformable est disposé sur le moyeu suivant une corde de ce dernier, et assure en même temps le pivotement de la pale correspondante autour d'un axe contenu dans un plan parallèle au plan du moyeu du rotor, à savoir au plan de rotation, et disposé parallèlement à ladite corde de ce moyeu, le pivotement du c6té extrados vers le cOté intrados,c'est-à-dire vers l'avant ou face au vent, qui est dt en particulier au poids de la pale, étant empêché par un moyen faisant butée solidaire de la base de la pale ou du support de la pale.

Selon un mode de réalisation préféré du rotor conforme à l'invention, ledit moyen de fixation et de pivotement résistant et déformable est constitué par une pluralité de plots, connus en euxfres, qLii sont alignés suivant ladite corde du disque et qui sont réalisés en élastomère et pourvus chacun d'inserts métalliques de renfort et de liaison entre la base de la pale ou son support et le moyeu du roter.

Selon un autre mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, chaque pale est réalisée à partir d'une feuille de matière, de préférence métallique, d'épaisseur suffisante et mise en format par tous moyens appropriés, dont la base est fixée au moyeu du rotor par l'intermédiaire dudit moyen de fixation et de pivotement et est pliée par rapport au corps de la pale d'un angle approprié dont l'angle géométriquement supplémentaire correspond à l'angle de calage de départ maximum, qui est maintenu à cette valeur par l'action de ladite butée, l'axe du corps de la pale faisant par rapport à la ligne de pliage, qui est parallèle à l'axe de pivotement, à savoir à ladite corde, un angle qui est compris entre 0 et 900, de préfé- rence égal à 600, lorsqu'on veut obtenir la rotation de l'hélice dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que cet angle est compris entre 900 et 1800, de préférence égal à 1200, lorsqu'on veut obtenir la rotation dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre.

Selon une variante avantageuse de ce mode de réalisation, la pale, mise en format à partir de ladite feuille de matière métallique, est appliquée par sa base, qui est située sur le prolongement de son corps, sur ledit moyen de support, qui est constitué par une plaquette sensiblement triangulaire pliée au niveau de sa base de manière identique à ladite pale dont la base est pliée par rapport à son corps, en sorte que la portion destinée à supporter directement la pale définit, par rapport à la portion destinée à être reliée audit moyen de fixation et de pivoe- ment, le plan de calage de la pale,l'angle entre l'axe de la pale et la ligne de pliage de la base de ladite plaquette triangulaire étant également compris dans les limites susdites.

Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, chaque pale, toujours réalisée à partir d'une feuille de préférence métallique mise en format, est montée de telle sorte que son axe de pivotement est sensiblement parallèle à son propre axe longitudinal et est situé à une distance du bord longitudinal interne de la pale qui est sensiblement égale à 1/3 de la largeur de sa base, et chaque pale coopère avec un aileron plié en forme de V à segments inégaux faisant entre eux un angle sensiblement égal à l'angle formé entre la base et le corps de ladite pale pliée, la ligne de pliage entre ces deux segment s étant à angle droit par rapport à l'axe de l'aileron et chaque aileron étant fixé, par le plus petit desdits segments, rigidement à la base de la pale correspondante et étant disposé en particulier audessus de cette dernière.

Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, l'axe de chaque aileron forme avec l'axe de la pale correspondante un angle qui est compris entre 900 et 1500, en particulier pour une hélice bipale, tandis que cet angle est compris entre 900 et 1200, de préférence égal à 1200, pour une hélice tripale.

Selon une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, ledit moyen de support de chaque pale, pourvue de son aileron, est constitué par une fourche, en particulier métallique, l'extrémité proximale étant serrée, notamr ment par boulonnage ou autre, entre les deux bras de la fourche, tandis que la liaison déformable et pivotante est établie entre la portion de la fourche commune à ses bras et ledit moyeu du rotor.

Selon un autre mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, chacune desdites feuilles, de préférence métallique, constituant chaque pale du rotor est chanfreinée le long de son bord de fuite, côté extrados, notamment jusqu'à une distance de ce bord de fuite qui est égale à environ 1/10 de la largeur de la pale, tandis que le bord d'attaque est arrondi.

Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, chaque pale est une pale à profil aérodynamique classique et est fixée par sa base sur ladite plaquette triangulaire ou sous ledit aileron, de manière que l'angle entre l'axe de cette pale et la ligne de pliage de ladite plaquette ou l'axe de l'aileron satisfasse aux conditions susdites, et chacune de ces pales se compose d'une pluralité de pièces identiques juxtaposées présentant elles aussi le profil aérodynamique de la pale et et pourvues d'un évidement et d'un canal traversant toute leur largeur et permettant de les enfiler l'une après l'autre sur un longeron et sur une tige de support et de renfort parallèles entre eux, qui sont solidarisés avec lesdites pièces par un enrobage d'une matière appropriée, notamment de résine époxy.

Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, ledit évidement traversant, destiné à loger ledit longeron est ménagé à proximité du côté d'attaque de chacune desdites pièces composantes, et est centré en particulier à une distance de ce bord d'attaque qui est égale sensiblement à 1/3 de la longueur de chaque pièce, à savoir de la largeur de la pale, tandis que ledit canal destiné à loger ladite tige est ménagé à proximité du côté de fuite.

Selon une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, deux rainures sont ménagées sur chaque pièce, côté intrados et côté extrados, lesquelles rainures sont centrées par rapport à l'axe dudit évidement traversant et sont destinées à recevoir deux fers plats permettant de solidariser entre eux lesdites pièces composantes et le longeron correspondant, notamment par l'intermédiaire de vis et boulons en particulier disposés au niveau de la jonction entre deux pièces consécutives.

Selon encore une autre disposition avantageuse de ce mode de réalisation, chaque pièce composante se compose à son tour d'une bne centrale, notamment en mousse compacte, et de deux plaquettes latérales minces de renfort, cette âme et ces plaquettes étant parallèles à la largeur de la pale et solidarisées entre elles par enrobage d'une matière appropriée, notamment de résine époxy.

Conformément à l'invention1 chaque pale composite est enrobée dans sa totalité notamment de ladite résine époxy, et est enveloppée, également dans sa totalité, d'une feuille en fibres de verre imprégnées de résine, connue en soi.

Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, chacune des pales réalisées à partir d'une, de préférence, feuille métallique, supporte du côté extrados une pale auxiliaire à profil aérodynamique réalisée conformément aux dispositions qui précèdent.

Selon un mode de réalisation avantageux du rotor conforme à l'invention, ladite butée comporte une tige filetée centrale autour de laquelle se visse un disque secondaire dont l'axe est aligné avec celui du rotor et qui fait butée pour une pluralité de tiges montées chacune symétriquement par rapport à l'axe du rotor et donc du disque secondaire, un ressort de rappel taré étant tendu entre chaque paire d'extrémités libres de ladite pluralité de tiges qui sont en nombre égal au nombre de pales du rotor, les tiges étant montées à angle droit directement sur ces pales, ou sur lesdits ailerons ou lesdites fourches lorsque ces derniers existent.

Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, ledit disque secondaire, percé et taraudé à sa partie centrale, présente un diamètre tel qu'en condition de repos lesdites tiges sont perpendiculaires au moyeu du rotor, notamment lorsqu'on utilise ladite pale pliée ou la pale fixée sur ladite plaquette triangulaire de support.

Selon une variante avantageuse de cette disposés tion, le diamètre dudit disque secondaire est tel qu'en condition de repos lesdites tiges sont obliques et divergentes du côté intrados, notamment lorsqu'on utilise lesdits ailerons.

Selon une variante de ce mode de.rélisation, ladite butée est constituée par une tige filetée dont la tête est serrée contre la face côté intrados de l'extrémité proximale de chaque pale, éventuellement coopérant avec son aileron, à l'aide d'un boulon vissé autour de cette tige et appliqué étroitement toujours contre la face de l'extrémité proximale de la pale mais côté extrados, le réglage de l'angle de calage de départ étant obtenu par l'intermédiaire d'entretoises constituées par des boulons et/ou rondelles d'épaisseurs appropriées.

Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de la description qui va suivre.

L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se refère aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un
rotor à hélice, en particulier tripale, conforme à l'inven
tion :: la figure a est la vue frontale de l'hélice exposée
au vent, tandis que la figure b illustre schématiquement
comment a lieu la régulation de la vitesse de rotation du
rotor suivant le principe dit par décrochage aérodynamique
grâce à l'emploi du moyen de fixation et de pivotement
selon l'invention (la figure lb représente également un
système de butée réglable selon l'invention) ; - la figure 2 représente un deuxième mode de réalisation
également d'un rotor à hélice principale tripale coopérant
avec une hélice secondaire également tripale : la figure
a est une vue frontale, tandis que la figure b montre
schématiquement comment a lieu la régulation de la vitesse
du rotor suivant le double principe dit par mise en drapeau
(de l'hélice principale) et par décrochage aérodynamique (de
l'hélice secondaire) ; sur la figure 2b est représenté le
même système de butée réglable de figure lb - la figure 3 montre une vue en perspective du moyeu d'un
rotor à hélice tripale équipé des seuls moyens de pivote
ment de chaque pale, notamment constitués par trois groupes
de plots en élastomère renforcés par des inserts métal-
liques de fixation - la figure 4 montre en détail un plot de liaison déformable,
connu en soi, utilisable dans le cadre de la présente
invention - la figure 5 montre un moyen de support de chaque pale qui
est utilisable dans le mode de réalisation du rotor
conforme à la figure 2 - la figure 6 montre un système de butée utilisable dans le
cadre de l'invention pour fixer la valeur maximum de départ
de l'angle de calage des pales et permettant de régler cet
angle sans dépasser ladite valeur maximum, comme alterna
tive au système de butée illustré sur les figures lb et 2h ; - la figure 7 montre une vue de dessus, notamment côté
intrados, d'une pale d'hélice réalisée conformément à l'invention - la figure 8 illustre en détail,en une vue de profil, la
structure de chacune des pièces composant la pale
de figure 7, et - la figure 9 représente la vue en plan, notamment
côté intrados, d'un'mode de réalisation avantageux de ces
pièces composant chaque pale.

Il doit etre bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont donnés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation.

Les figures la, 2a et 3 en particulier se réfèrent à un rotor à hélice tripale, mais il va de soi que le nombre de pales peut être a priori quelconque.

Les figures 1 et 2 représentent une hélice "au vent" à axe de rotation 1 horizontal, dont les pales sont disposées, conformément à l'invention, suivant deux modes différents.

Dans chaque cas, chacune des pales est fixée à un moyeu 3 qui est constitué par un disque de préférence métallique d'épaisseur appropriée, par l'intermédiaire d'un moyen permettant en même temps le pivotement de la pale correspon dante autour d'un axe 4 contenu dans un plan parallèle au disque 3, à savoir parallèle au plan de rotation.

Le moyen de fixation assurant en même temps le pivotement de chaque pale est constitué par une pièce qui, tout en étant résistante aux différentes contraintes mécaniques qui sollicitent la pale pendant la rotation, notamment aux forces de torsions,de traînée aérodynamique et centre fuge, est également déformable de manière que l'axe de pivotement, tout en restant parallèle au plan de rotation, varie en fonction de l'intensité des contraintes en jeu.

En particulier, on peut utiliser avantageusement, dans le cadre de l'invention, une pluralité de plots résis- tants et déformables 5 alignés selon une corde du disque 3 (cf. la figure 3), notamment du type utilisé dans I'industrie des véhicules automobiles pour assurer une liaison déformable entre le châssis d'un véhicule et, par exemple, le pot d'échappement, et comportant à chacune de leur deux extrd- mités une tige métallique filetée 6 qui est fixée de façon appropriée à une plaquette 7 complètement enrobée d'6lasto- mère, l'élastomère d'enrobage 8 établissant un pont de liaison mince et hautement résistant entre ces deux plaquettes 7 et l'enrobage 8 correspondant, lesquelles tiges d'extrémités 6 coopèrent chacune avec un boulon de serrage 9 entre ladite plaquette 7, d'une part, et le moyeu 3 ou la pale bu le moyen de support de cette dernière) d'autre part.

Sur le moyeu 3 sont ménagés les trous du passage desdites tiges 6 disposés eux aussi suivant ladite corde du disque 3, à savoir en alignant ces trous suivant un segment du moyeu perpendiculaire à l'axe de rotation 1.

En général, le nombre de ces plots est fonction des dimensions des pales et du type d'application : par exemple, lors de l'emploi du rotor à hélice, notamment bipale, selon l'invention pour réaliser un petit ventilateur domestique, un seul plot est suffisant pour tenir en position les palettes du ventilateur (qui, évidemment, doit être disposé en position telle que la sécurité des personnes soit assurée dans chaque cas).

Bien que de préférence les moyens de fixation et de pivotement utilisables dans le cadre de cette invention sont constitués par un ou plusieurs plots 5 du type décrit plus haut, il va de soi que, quel que soit le nombre de plots utilisés, ceux-ci peuvent être remplacés par une pièce unique comportant à chaque extrémité une plaque unique réunissant les plaquettes de la pluralité de plots individuels susdits et portant une égale pluralité de tiges filetées de fixation.

Selon une variante avantageuse, le moyen de fixation et de pivotement de chaque pale peut être constitué par une charnière à ressort de torsion incorporé, du type également connu en soi, qui en coopération avec une butée fixe l'angle de calage maximum de départ de chaque pale.

Les pales inférieures 2a de la figure la sont réalisées à partir d'une feuille de préférence métallique, d'épaisseur appropriée, à laquelle on donne la forme générale oblongue des pales, telle que représentée à la figure la.

Chaque feuille est avantageusement chanfreinée le long de son bord de fuite 18a, côté intrados, notamment jusqu'à une distance de ce bord de fuite qui est égale à environ 1/10-de la largeur de la pale 2a, tandis que le bord d'attaque 18b est simplement arrondi.

Chaque pale 2a est pliée au niveau de la baie 10 en sorte que cette dernière forme par rapport au corps 1 1 de - la pale un angle ss tel que l'angle a = 180 - ss est égal à l'angle de calage maximum de départ de chaque pale (dans l'exemple de figure 1, ss - 155 et a 250) qui correspond à la pale 2a montée sur le disque 3 avec sa base pliée 10 parallèle à ce disque en condition de repos.

L'axe de pivotement 4, défini en particulier par l'alignement de ladite pluralité de plots 5 disposés suivant une corde du disque 3, est parallèle à la ligne de pliage 12a qui sépare la base 10 du corps 11 de la pale 2a. Le plan du corps 11 de chaque pale plié par rapport à la base 10 définit le plan de calage" de la pale.

L'axe 13 du corps il de chaque pale forme avec la ligne de pliage 12a un angle 6 qui est compris entre 0 et 900 de préférence égal à 600, lorsqu'on veut obtenir la rotation de l'hélice dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que cet angle 6 est compris entre 900 et 1800, de préférence égal à 1200 (cf. la figure la), lorsqu'on veut obtenir la rotation dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre.

Au lieu de plier chaque pale au niveau de sa base, on peut appliquer cette base,qui reste donc dans le prolongement de son corps, sur un moyen de support et de renfort constitué en particulier par une plaquette triangulaire 14 qui est pliée suivant l'angle ss susdit,de manière à comporter une portion 15 destinée à assurer la liaison avec les plots alignés 5 et une portion 16 destinée à supporter la pale 2b (cf. la pale supérieure verticale dans la représentation de figure la),ledit plan "de calage" étant défini par ladite portion 16.La plaquette 14 est perforée de façon appropriée au niveau des deux portions 15 et 16 pour permettre le passage desdites tiges 6 des plots 5 et de boulons de fixation 17 (cf. la figure lb) ; il va de soi, en outre, que le pliage de cette plaquette~14 est tel que l'angle entre la ligne de pliage 12b et la ligne médiane 13a, qui est relative à cette ligne de pliage 12b et qui est alignée avec l'axe 13 de la pale 2b, est égal à l'angle 6 susdit.

La figure 2a montre une autre disposition possible des pales 2c d'une hélice tripale : chaque pale 2c est montée de telle sorte que l'axe de pivotement 4 (défini en particulier par ledit alignement de plots 5 suivant une corde du disque 3) est sensiblement parallèle à l'axe 13 de la pale et est situé à une distance du bord d'attaque 18b de la pale qui est sensiblement égal à 1/3 de la largeur de la base de cette pale.

De plus, chaque pale 2c coopère avec un aileron 19, qui est plié en forme de V à segments inégaux 20 et 21 formant entre eux un angle sensiblement égal audit angle ss et qui est fixé rigidement à la pale correspondante par l'intermédiaire des mêmes moyens de fixation et de pivotement servant à la liaison des pales au disque 3.

La ligne de pliage 12c entre les deux segments 20 et 21 de chaque aileron 19 est à angle droit par rapport à l'axe 13 de la pale 2c.

L'axe 13a de chaque aileron 19 forme avec l'axe 13 de la pale 2c un angle y qui est compris entre 900 et 1500, en particulier pour une hélice bipale, tandis que cet angle est compris entre 900 et 1200, de préférence égal à 1200 (cf.

la figure 2a), pour une hélice tripale.

L'ensellé des ailerons 19 constitue une sorte d'hélice secondaire par rapport à I 'hélioe principale définie par les pales 2c.

Dans chaque cas (figures la et 2a), l'hélice coopère avantageusement avec un moyen de butée constitué de préférence par une tige filetée centrale 22 (cf. les figures lb et 2b) autour de laquelle se visse un disque secondaire 23 faisant butée pour des tiges 24 montées côté intrados, à savoir sur la face des pales exposée au vent, et coopé- rant avec un ressort de rappel 25 tendu entre les extrémités
libres de ces tiges 24 : plus le disque 23 est rapproché du
moyeu 3, plus les tiges 23 sont écartées entre elles et donc
plus l'angle de calage augmente.

En alternative, on peut utiliser une simple tige
filetée 26 faisant butée et dont la tête 26a est serrée
contre la face côté intrados de chaque pale - éventuellement
coopérant avec son aileron -(ou avec son moyen de support) à
l'aide d'un boulon 26b vissé autour de la tige 26 et appliqué
étroitement contre la face de la pale côté extrados ; le
réglage de l'angle de calage de départ est obtenu par l'in
termédiaire d'entretoises constituées par des boulons et/ou
des rondelles 26c d'épaisseurs appropriées.

Dans le cas de la figure 2, la fixation des pales 2c équipées de leurs ailerons 19 peut être facilitée par l'emploi d'un moyen de support qui avantageusement présente la forme d'une fourche 27 (cf. la figure 5) : l'extrémité proximale de chaque pale 2b est serrée entre les deux bras 28 et 29 de la fourche 27, tandis que la fixation au moyeu 3 se fait toujours en utilisant par exemple lesdits plots 5, qui sont fixés en correspondance de la portion 30 commune auxdits deux bras de la fourche.

Dans le cas où sont présentes ces fourches 27, celles-ci peuvent supporter lesdites tiges 23 au lieu de monter ces dernières sur les pales ou sur lesdites plaquettes triangulaires de support ou encore sur lesdits ailerons.

Les figures lb et 2b montrent comment a lieu la régulation de la vitesse de rotation du rotor à hélice selon l'invention suivant les deux principes de régulation par décrochage aérodynamique et par mise en drapeau, respectivement.

Sur ces figures, V représente la direction du vent réel: sous l'action des contraintes mécaniques agissant sur les pales 2a, Zb de la figure lb1 ces dernières pivotent autour des plots 5 en passant à travers les positions I', III, III'...

de manière à faire diminuer l'angle de calage a, le décrochage aérodynamique ayant lieu lorsque cet angle devient négatif.

En ce qui concerne la figure 2b, le vent V fait passer les pales 2c à travers les positions a, t Il", IIIe',
IV" ... de manière que les pales 2c de l'hélice principale tendent à se mettre "en drapeau, cBest dire à s'aligner avec le vent : il y a lieu de noter que la présence des ailerons ajoute une régulation supplémentaire par décrochage aérodynamique.

Dans chaque cas, les pales 2a, 2b et 2c peuvent être utilisées telles quelles ou supporter sur le côté extrados des pales auxiliaires 40 à profil aérodynamique, du type connu des techniciens en la matière, qui ne nécessitent donc pas d'être vrillées, c'est-à-dire de présenter un profil tel que l'angle d'incidence soit optimal sur toute la longueur de la pale étant donné qu'elles sont cachées par les pales principales 2a, 2b ou 2c.

Ces pales auxiliaires 40 peuvent être réalisées en tous matériaux appropriés tels que bois, métal, matériaux composites ou encore matières plastiques, ainsi que cela est connu des techniciens en la matière.

En particulier, ces pales auxiliaires 40 peuvent avantageusement se composer de plusieurs pièces identiques juxtaposées 31 (cf. les figures 7 à 9).

Chaque pièce 31 présente elle aussi le profil général de la pale et est pourvue d'un évidement 32, qui la traverse sur toute sa largeur et qui e-st centré à une distance sensiblement égale à un tiers de la longueur de chaque pièce, à partir du bord d'attaque 41 de celle-ci, et d'un canal 33 qui la traverse également sur toute sa largeur et qui est ménagé du bord de fuite 42.

En outre, deux rainures 34 et 35 sont ménagées côté intrados et extrados et sont centrées par rapport à l'axe dudit évidement 32.

Les différentes pièces 31 sont enfilées sur un longeron 36 et sur une tige 37 de support et de renfort,parallèles entre eux, en les faisant glisser simultanément le long des évidements 32 et des canaux 33, après avoir enrobe le longeron 36 et la tige 37 d'une colle appropriée.

Deux fers plats 38 sont disposés dans lesdites deux rainures 34 et 35 de manière à permettre lasolidarisation entre les pièces composantes 31 et le longeron 36 ; à cet effet des vis 39 traversent les deux fers plats opposés 38 et donc les pièces 31, notamment au niveau de la jonction entre deux pièces consécutives, et le longeron 36 et leurs têtes sont serrées contre ces pièces à l'aide de boulons (non représentés).

I1 est avantageux de réaliser chacune des pièces 31 par collage, à l'aide de résine époxy de préférence, sur les faces opposées d'une âme centrale 31a, avantageusement réalisée en mousse compacte, de deux plaquettes latérales minces de renfort 31b, ces dernières et l'âme 31a étant perforées comme indiqué plus haut.

Après avoir enfilé les pièces composites 31, ainsi obtenues, sur le longeron 36 et la tige 37 de support et de renfort, enrobés eux aussi de résine époxy, on enduit la pale ainsi assemblée d'une couche de cette résine et on enveloppe l'ensemble à l'aide d'une feuille à base de fibres de verre imprégnées de résine de type connu en soi.

Il va de soi que lesdites pales auxiliaires 40 peuvent être utilisées à la place desdites pales obtenues, conformément à l'invention, des feuilles de préférence métalliques susdites, notamment en coopération avec lesdites plaquettes triangulaires de support 14 ou lesdits ailerons 19 et lesdites fourches 27, de manière à constituer des pales principales qui,elles non plus, ne nécessitent pas d'être vrillées : en fait, dans le cadre de la présente invention contrairement à la pratique courante, qui préconise l'emploi de pales vrillées, ces dernières peuvent s'avérer mêmes nuisibles
Toutefois, les pales en forme de feuilles métal- liques 2a, 2b et 2c présentent l'avantage supplémentaire incontestable de l'absence pratiquement totale de bruit gênant lors de la rotation même à grande vitesse.

Ainsi que cela ressort de ce qui précède, llinven- tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisa tion et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1.- Rotor à hélice à pas variable, notamment destiné à un moteur éolien ou aéromoteur, avec hélice Bau vent" ou "sous le vent" et en particulier à axe (1) horizontal disposé parallèlement à la direction du vent (V) sous l'action d'un dispositif d'orientation approprié connu en soi, lequel rotor est du type comportant des moyens de fixation, notant souples, des pales de l'hélice au moyeu du rotor, à savoir capables d'encaisser par leur propre souplesse ou flexibilité les contraintes mécaniques, notamment dues à la torsion, à la force centrifuge et à la tramée aérodynémique, lequel rotor est caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation souples sont constitués pour chaque pale (2a, 2b, 2c) uniquement par un moyen de fixation déformable établi directement entre chaque pale (2a, 2c),ou un moyen de support (14, 27) de cette pale (2b), et ledit moyeu (3), qui est rigide et monté sur l'axe de rotation (1) du rotor et qui est constitué en particulier par un disque notamment métallique, lequel moyen de fixation déformable est disposé sur le moyeu (3) suivant une corde de ce dernier, et assure en même temps le pivotement de la pale correspondante (2a, 2, 2c) autour d'un axe (4) contenu dans un plan parallèle au plan du moyeu (3) du rotor, à savoir au plan de rotation, et disposé parallèlement à ladite corde de ce moyeu (3), le pivotement du côté extrados vers le côté intrados, c'est-à-dire vers l'avant ou face au vent, qui est dû en particulier au poids de la pale (2a, ::2b, 2c), étant empêché par un moyen faisant butée solidaire de la base de la pale (2a, 2c) ou du support (14, 27) de la pale (2b).

2.- Rotor selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen de fixation et de pivotement résistant et déformable est constitué par une pluralité de plots (5), connus en eux-mêmes, qui sont alignés suivant ladite corde du disque (3) et qui sont réalisés en élastomère et pourvus chacun d'inserts métalliques de renfort (7) et de liaison (6) entre la base de la pale (2a, 2c) ou son support (14, 27) et le moyeu (3) du rotor.

3.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque pale (2a) est réalisée à partir d'une feuille de matière, de préférence métallique, d'épaisseur suffisante et mise en format par tous moyens appropriés, dont la base (10) est fixée au moyeu (3) du rotor par l'intermédiaire dudit moyen de fixation et de pivotement (5) et est pliée par rapport au corps (11) de la pale (2a) d'un angle approprié (ss) dont l'angle (a) géométriquement supplémentaire correspond à l'angle de calage de départ maximum, qui est maintenu à cette valeur par l'action de ladite butée, l'axe (13) du corps (11) de la pale (2a) faisant par rapport à la ligne de pliage (12a), qui est parallèle à l'axe de pivotement (4), à savoir à ladite corde, un angle (6) qui est compris entre 0 et 900 , de préférence égale à 600, lorsqu'on veut obtenir la rotation de l'hélice dans le sens des aiguilles d'une montre, tandis que cet angle (6) est compris entre 900 et 1800, de préférence égal à 1200, lorsqu'on veut obtenir la rotation dans le sens contraire à celui des aiguilles d'une montre

4.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la pale 2b,-mise en format à partir de ladite feuille de matière métallique, est appliquée par sa base, qui est située sur le prolongement de son corps, sur ledit moyen de support, qui est constitué par une plaquette (14) sensiblement triangulaire pliée au niveau de sa base de manière identique à ladite pale (2a) dont la base (10) est pliée par rapport à son corps (11), en sorte que la portion (16) destinée à supporter directement la pale (2b) définit, par rapport à la portion (15) destinée d être reliée audit moyen de fixation et de pivotement (5), le plan de calage de la pale (2b), l'angle (ô) entre l'axe (13) de la pale (2b) et la ligne de pliage (12b) de la base (15) de ladite plaquette triangulaire (14) étant également compris dans les limites susdites.

5.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque pale (2c), toujours réalisée à partir d'une feuille de préférence métallique mise en format, est montée de telle sorte que son axe de pivotement (4) est sensiblement parallèle à son propre axe longitudinal (13) et est situé à une distance du bord longltudinal interne (18) de la pale (2c) qui est sensiblement égale à 1/3 de la largeur de sa base, et en ce que chaque pale (2c) coopère avec un aileron (19) plié en forme de V à segments inégaux (20, 21)! faisant entre eux un angle sensiblement égal à l'angle (8) formé entre la base (10) et le corps (11) de ladite pale pliée (2a) la ligne de pliage (12c) entre ces deux segments (20, 21) étant à angle droit par rapport à l'axe (13) de l'aileron (19) et chaque aileron (19) étant fixé, par le plus petit desdits segments (20), rigidement à la base de la pale correspondante (2c) et étant disposé en particulier au-dessus de cette dernière.

6.- Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe (13a) de chaque aileron (19) forme avec l'axe (13) de la pale correspondante (2c) un angle (y) qui est compris entre 900 et 1500 en particulier pour une hélice bipale, tandis que cet angle (y) est compris entre 900 et 1200, de préférence égal à 1200, pour une hélice tripale.

7.- Rotor selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit moyen de support de chaque pale (2c) pourvue de son aileron (19), est constitué par une fourche (27), en particulier métallique, l'extrémité proximale étant serrée, notamment par boulonnage ou autre, entre les deux bras (28, 29) de la fourche (27), tandis que la liaison déformable et pivotante (5) est établie entre la portion (30) de la fourche (27) commune à ses bras (28, 29) et ledit moyeu (3) du rotor.

8.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que chacune desdites feuilles, de préférence métalliques, constituant chaque pale (2a, 2b, 2c) du rotor est chanfreinée le long de son bord de fuite (18a), côté extrados, notamment jusqu'à une distance de ce bord de fuite (1Ba) qui est égale à environ 1/10 de la largeur de la pale (2a, 2b, 2c), tandis que le bord d'attaque (18b) est arrondi.

9.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque pale est une pale à profil aérodynamique classique (40) et est fixée par sa base sur ladite plaquette triangulaire (14) ou sous ledit aileron (19), de manière que l'angle 663 entre l'axe de cette pale (40) et la ligne de pliage (12b) de ladite plaquette (14) ou l'axe (13a) de l'aileron (19) satisfasse aux conditions susdites, et en ce que chacune de ces pales (40) se compose d'une pluralité de pièces identiques juxtaposées (31) présentant elles aussi le profil aérodynamique de la pale (40) et pourvues d'un évidement (32) et d'un canal (33) traversant toute leur largeur et permettant de les enfiler l'une après l'autre sur un longeron (36) et sur une tige (37) de support et de renfort parallèles entre eux, qui sont solidarisés avec lesdites pièces (31) par un enrobage d'une matière appropriée, notamment de résine époxy.

10.- Rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit évidement traversant (32), destiné à loger ledit longeron (36), est ménagé à proximité du côté d'attaque (18b) de chacune desdites pièces composantes (31), et est centré en particulier à une distance de ce bord d'attaque (18b) qui est égale sensiblement à 1/3 de la longueur de chaque pièce (31), d svoir de la largeur de la pale (40), tandis que ledit canal (33) destiné à loger ladite tige (37) est ménagé à proximité du côté de fuite (18a).

11.- Rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que deux rainures (34, 35) sont ménagées sur chaque pièce (31) côté intrados et côté extrados, lesquelles rainures sont centrées par rapport à l'axe dudit évidement traversant (32) et sont destinées à recevoir deux fers plats (38) permettant de solidariser entre eux lesdites pièces composantes (31) et le longeron correspondant (36), notamment par l'intermédiaire de vis (39) et boulons en particulier disposés au niveau de la jonction entre deux pièces consécutives (31).

12.- Rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque pièce composante (31) se compose à son tour d'une âme centrale (31a), notamment en mousse compacte, et de deux plaquettes latérales minces de renfort (31b), cette âme et ces plaquettes étant parallèles à la largeur de la pale (40) et solidarisées entre elles par enrobage d'une matière appropriée, notamment de résine époxy.

13.- Rotor selon la revendication 9, caractérisé en ce que chaque pale composite (40) est enrobée dans sa totalité notamment de ladite résine époxy,et est enveloppée, également dans sa totalité, d'une feuille en fibres de verre imprégnées de résine, connue en soi.

14.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que chacune des pales (2a, 2b, 2c) réalisées à partir d'une, de préférence, feuille métallique, supporte du côté extrados une pale auxiliaire à profil aérodynamique (40), selon les revendications 8 à 13.

15.- Rotor selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que ladite butée comporte une tige filetée centrale (22) autour de laquelle se visse un disque secondaire (23) dont l'axe est aligné avec celui du rotor et qui fait butée pour une pluralité de tiges (24) montées chacune symétriquement par rapport à l'axe (1) du rotor et donc du disque secondaire (23), un ressort de rappel taré (25) étant tendu entre chaque paire d'extrémités libres de ladite pluralité de tiges (24) qui sont en nombre égal au nombre de pales (2a, 2b, 2c) du rotor, les tiges (24) étant montées à angle droit directement sur ces pales, ou sur lesdits ailerons ou lesdites fourches (27) lorsque ces derniers existent.

16.- Rotor selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit disque secondaire (23), percé et taraudé à sa partie centrale, présente un diamètre tel qu'en condition de repos lesdites tiges (24) sont perpendiculaires au moyeu (3) du rotor, notamment lorsqu'on utilise ladite pale pliée (2a) ou la pale (2b, 40) fixée sur ladite plaquette triangulaire (14) de support.

17.- Rotor selon la revendication 15, caractérisé en ce que le diamètre dudit disque secondaire (23) est tel qu'en condition de repos lesdites tiges (24) sont obliques et divergentes du côté intrados, notamment lorsqu'on utilise lesdits ailerons (19).

18.- Rotor selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite butée est constituée par une tige filetée (26) dont la tête (26a) est serrée contre la face côté intrados de l'extrémité proximale de chaque pale (2a, 2b, 2c), éventuellement coopérant avec son aileron (19), à l'aide d'un boulon (26b) vissé autour de cette tige (26) et appliqué étroitement toujours contre la face de l'extrémité proximale de la pale mais côté extrados, le réglage de l'angle de calage de départ étant obtenu par l'intermédiaire d'entretoises constituées par des boulons et/ou rondelles d'épaisseurs appropriées.

19.- Ventilateur, caractérisé en ce qu'il comporte un rotor à hélice, notamment bipale ou tripale, selon l'une quelconque des revendications 1 à 18.