FR2768187A1 - HELICOIDAL WIND TURBINE WITH VERTICAL ROTATION AXIS - Google Patents
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Abstract
Description
Eolienne hélicoïdale à axe de rotation vertical
L'invention concerne le domaine des éoliennes, c'est-à-dire des machines motrices propres à convertir l'énergie du vent en un mouvement de rotation afin d'actionner un équipement approprié, par exemple un générateur électrique, une pompe, etc...Helical wind turbine with vertical axis of rotation
The invention relates to the field of wind turbines, that is to say motor machines capable of converting wind energy into a rotational movement in order to actuate appropriate equipment, for example an electric generator, a pump, etc. ...
Les éoliennes se classent en deux catégories principales, celles présentant un axe horizontal de rotation, et celles présentant un axe vertical de rotation.Wind turbines fall into two main categories, those with a horizontal axis of rotation, and those with a vertical axis of rotation.
L'invention concerne plus précisément les éoliennes à axe vertical.The invention relates more precisely to vertical axis wind turbines.
Ces dernières comprennent deux types principaux : les machines à traînée différentielle (par exemple les anémomètres à coupelles) et les machines à aubes fixes à variation cyclique d'incidence, qui comprennent généralement des aubages biconvexes et symétriques.These include two main types: differential drag machines (for example cup anemometers) and fixed vane machines with cyclic variation of incidence, which generally include biconvex and symmetrical blades.
La plupart des éoliennes à axe vertical ont pour inconvénient de nécessiter un fort couple de démarrage, si bien qu'il est nécessaire de les lancer au démarrage, par exemple au moyen d'un moteur électrique. Pour être rentables, elles doivent généralement être de grande taille, notamment les éoliennes du type DARRIUS. Elles sont alors très bruyantes, sont freinées en cas de vent trop important, et présentent un risque de chute.Most vertical axis wind turbines have the disadvantage of requiring a high starting torque, so that it is necessary to start them at startup, for example by means of an electric motor. To be profitable, they must generally be large, in particular wind turbines of the DARRIUS type. They are then very noisy, are braked in the event of too strong wind, and present a risk of falling.
En outre, ces éoliennes connues sont adaptées à des sites de vents spécifiques, et conviennent par conséquent à des régions géographiques bien déterminées, balayées par les vents pour lesquels elles sont conçues.In addition, these known wind turbines are adapted to specific wind sites, and are therefore suitable for well-defined geographic regions, swept by the winds for which they are designed.
L'invention a principalement pour but de surmonter les inconvénients précités. The main object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
Elle propose à cet effet une éolienne à axe vertical de rotation, qui comprend un support propre à tourner autour de cet axe de rotation, au moins deux pales portées par le support et ayant chacune une section profilée s'appuyant sur un axe curviligne défini par l'intersection d'une demi-sphère admettant ledit axe de rotation comme axe de révolution et d'un demi-cylindre centré sur le rayon de la sphère, ayant pour diamètre le rayon de la demi-sphère et ayant ses génératrices parallèles à l'axe de rotation, et dans laquelle chaque pale présente une extrémité supérieure et une extrémité inférieure reliées respectivement au support par des premiers moyens de liaison à articulation et par des seconds moyens de liaison à articulation, autorisant un calage angulaire de la pale par rapport à la demi-sphère balayée par la pale lors de la rotation du support de manière à élargir le volume cinétique occupé par l'hélice en fonction croissante de sa vitesse de rotation.To this end, it offers a wind turbine with a vertical axis of rotation, which comprises a support capable of rotating around this axis of rotation, at least two blades carried by the support and each having a profiled section resting on a curvilinear axis defined by the intersection of a half-sphere admitting said axis of rotation as the axis of revolution and of a half-cylinder centered on the radius of the sphere, having for diameter the radius of the half-sphere and having its generatrices parallel to l axis of rotation, and in which each blade has an upper end and a lower end respectively connected to the support by first articulation connection means and by second articulation connection means, allowing an angular setting of the blade relative to the hemisphere swept by the blade during the rotation of the support so as to widen the kinetic volume occupied by the propeller as an increasing function of its speed rotation.
Ainsi, l'éolienne de l'invention comprend plusieurs pales profilées, identiques entre elles, s'étendant suivant un axe curviligne défini par l'intersection d'une demi-sphère et d'un demi-cylindre. En outre, chacune des pales est reliée au support tournant par l'intermédiaire de moyens de liaison à articulation, si bien que le calage angulaire de chaque pale peut être modifié en fonction de la vitesse du vent, et selon que le dispositif est arrêté ou en fonctionnement.Thus, the wind turbine of the invention comprises several profiled blades, identical to each other, extending along a curvilinear axis defined by the intersection of a half-sphere and a half-cylinder. In addition, each of the blades is connected to the rotating support by means of articulated connection means, so that the angular setting of each blade can be modified according to the wind speed, and depending on whether the device is stopped or Operating.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, l'éolienne comprend trois pales décalées angulairement à 1200 les unes des autres par rapport à l'axe de rotation du support.In a preferred embodiment of the invention, the wind turbine comprises three blades angularly offset at 1200 from each other relative to the axis of rotation of the support.
Avantageusement, la section profilée de chaque pale est constante et affecte la forme générale d'un profil du type aile d'avion. D'autres types de profils peuvent être adoptés, symétriques ou non, en fonction des sites.Advantageously, the profiled section of each blade is constant and affects the general shape of a profile of the airplane wing type. Other types of profiles can be adopted, symmetrical or not, depending on the sites.
Les premiers moyens de liaison à articulation comprennent avantageusement, pour chaque pale, un premier bras ayant une extrémité extérieure reliée fixement à la pale et une extrémité intérieure reliée au support par une articulation.The first articulation connection means advantageously comprise, for each blade, a first arm having an outer end fixedly connected to the blade and an inner end connected to the support by a hinge.
Dans une forme de réalisation avantageuse, l'extrémité intérieure du premier bras est coudée et est reliée au support par une articulation à pivotement, cette articulation à pivotement s'étendant de préférence dans une direction radiale par rapport à l'axe de rotation.In an advantageous embodiment, the inner end of the first arm is bent and is connected to the support by a pivoting articulation, this pivoting articulation preferably extending in a radial direction relative to the axis of rotation.
De façon préférentielle, les seconds moyens de liaison à articulation comprennent, pour chaque pale, un second bras ayant une extrémité intérieure reliée fixement au montant et une extrémité extérieure reliée à la pale par un joint universel, en particulier une rotule.Preferably, the second articulation connection means comprise, for each blade, a second arm having an inner end fixedly connected to the upright and an outer end connected to the blade by a universal joint, in particular a ball joint.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité supérieure de chaque pale est espacée du sommet de la demisphère et l'extrémité inférieure de chaque pale se situe audelà du plan équatorial de la demi-sphère par rapport au sommet, en se rapprochant de l'axe de rotation, de manière à former un aéro-frein naturel.According to another characteristic of the invention, the upper end of each blade is spaced from the top of the hemisphere and the bottom end of each blade is located beyond the equatorial plane of the hemisphere relative to the top, approaching of the axis of rotation, so as to form a natural air brake.
De façon avantageuse, chaque pale présente un angle de calage, défini entre la direction générale de la section profilée de la pale et la tangente à la demi-sphère, qui peut varier entre une valeur initiale donnée autorisant le démarrage de l'éolienne et une valeur finale donnée, fonction de la vitesse de rotation de l'éolienne.Advantageously, each blade has a setting angle, defined between the general direction of the profiled section of the blade and the tangent to the hemisphere, which can vary between a given initial value authorizing the starting of the wind turbine and a final value given, function of the wind turbine rotation speed.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, la valeur initiale de l'angle de calage est d'environ 15 et sa valeur finale est d'au moins 2". In a preferred embodiment of the invention, the initial value of the setting angle is approximately 15 and its final value is at least 2 ".
Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en perspective d'une éolienne à trois pales selon l'invention - la figure 2 est une vue de dessus de l'éolienne de la figure 1 - la figure 3 est une représentation géométrique en perspective de l'axe curviligne d'une pale de l'éolienne des figures 1 et 2 - la figure 4 est une représentation géométrique de dessus de la demi-sphère et d'une pale - la figure 5 représente une vue en coupe transversale d'une pale ; et - la figure 6 est une représentation géométrique de dessus, de la demi-sphère montrant des variations de l'angle de calage d'une pale de l'éolienne.In the description which follows, given only by way of example, reference is made to the appended drawings, in which - FIG. 1 is a perspective view of a three-blade wind turbine according to the invention - FIG. 2 is a view view of the wind turbine in Figure 1 - Figure 3 is a geometric perspective view of the curvilinear axis of a blade of the wind turbine in Figures 1 and 2 - Figure 4 is a geometric representation of the top hemisphere and a blade - Figure 5 shows a cross-sectional view of a blade; and - Figure 6 is a geometric representation from above of the hemisphere showing variations in the setting angle of a blade of the wind turbine.
L'éolienne représentée aux figures 1 et 2 comprend un support tournant 1 monté à rotation libre autour d'un axe sensiblement vertical Z-Z sur un bâti 21 qui sera décrit plus loin.The wind turbine shown in Figures 1 and 2 comprises a rotating support 1 mounted for free rotation about a substantially vertical axis Z-Z on a frame 21 which will be described later.
Le support tournant 1 comprend un fût central 2 relié en partie inférieure à une base 3 de forme générale cylindrique, et en partie supérieure à une tête 4 de forme profilée.The rotating support 1 comprises a central barrel 2 connected in the lower part to a base 3 of generally cylindrical shape, and in the upper part to a head 4 of profiled shape.
Le support 1 porte trois pales 5 identiques entre elles, et décalées angulairement à 1200 les unes des autres par rapport à l'axe de rotation Z-Z. Chacune des pales 5 présente une section transversale ou profilée de forme constante du type aile d'avion, comme on le verra plus loin. Chacune des pales 5 s'étend suivant un axe curviligne AC (représenté en trait interrompu sur la figure 1) ayant une forme bien précise.The support 1 carries three blades 5 identical to each other, and angularly offset at 1200 from each other with respect to the axis of rotation Z-Z. Each of the blades 5 has a cross section or profiled section of constant shape of the airplane wing type, as will be seen below. Each of the blades 5 extends along a curvilinear axis AC (shown in broken lines in FIG. 1) having a very precise shape.
Comme on peut le voir sur la figure 3, lors de la rotation du support 1 autour de l'axe Z-Z, les pales 5 sont propres à balayer une surface correspondant à celle d'une demi-sphère 6. Cette demi-sphère possède un centre 0 situé sur l'axe Z-Z, ce dernier constituant aussi l'axe de révolution de la demisphère 6. Celle-ci possède un sommet S coupant l'axe Z-Z et un plan équatorial P défini par les demi-axes OX et OY dans un repère orthonormé à trois dimensions (axes OX, OY et OZ).As can be seen in FIG. 3, during the rotation of the support 1 around the axis ZZ, the blades 5 are capable of sweeping a surface corresponding to that of a hemisphere 6. This hemisphere has a center 0 located on the axis ZZ, the latter also constituting the axis of revolution of the hemisphere 6. The latter has a vertex S intersecting the axis ZZ and an equatorial plane P defined by the semi-axes OX and OY in a three-dimensional orthonormal coordinate system (axes OX, OY and OZ).
L'axe curviligne AC de chaque pale 5 est défini comme étant l'intersection de la demi-sphère 6 et d'un demi-cylindre 7 centré sur le rayon de la sphère, ayant pour diamètre le rayon de la demi-sphère et ayant ses génératrices parallèles à l'axe de rotation X-X. Autrement dit, le diamètre du demicylindre 7 correspond à un rayon de la sphère. L'axe curviligne AC part du sommet S et aboutit au plan équatorial P de la demi-sphère. Le prolongement à l'infini de l'axe curviligne vers le haut formerait une spirale hélicoïdale qui est une forme naturellement avantageuse.The curvilinear axis AC of each blade 5 is defined as being the intersection of the half-sphere 6 and of a half-cylinder 7 centered on the radius of the sphere, having for diameter the radius of the half-sphere and having its generatrices parallel to the axis of rotation XX. In other words, the diameter of the semi-cylinder 7 corresponds to a radius of the sphere. The curvilinear axis AC starts from the vertex S and ends at the equatorial plane P of the hemisphere. The infinite extension of the curvilinear axis upwards would form a helical spiral which is a naturally advantageous form.
Comme montré aux figures 1 et 2, chacune des pales 5 comprend une extrémité supérieure 8 située près du sommet S de la demi-sphère et une extrémité inférieure 9 située à distance de l'axe Z-Z.As shown in Figures 1 and 2, each of the blades 5 comprises an upper end 8 located near the apex S of the hemisphere and a lower end 9 located at a distance from the axis Z-Z.
La section transversale de chaque pale est perpendiculaire à l'axe curviligne AC. L'extrémité inférieure 9 de chaque pale 5 se situe au-delà du plan équatorial de la demi-sphère par rapport au sommet S. Dans l'exemple, l'extrémité 9 de la pale s'étend en-dessous du plan équatorial de la demi-sphère et dépasse de ce plan équatorial sur une longueur qui correspond approximativement à une valeur de 10 % ou plus du diamètre de la demi-sphère. L'extrémité supérieure 8 de celle-ci se situe à faible distance du sommet de la demi-sphère.The cross section of each blade is perpendicular to the curvilinear axis AC. The lower end 9 of each blade 5 is located beyond the equatorial plane of the hemisphere relative to the vertex S. In the example, the end 9 of the blade extends below the equatorial plane of the hemisphere and protrudes from this equatorial plane over a length which corresponds approximately to a value of 10% or more of the diameter of the hemisphere. The upper end 8 thereof is located a short distance from the top of the hemisphere.
Comme on peut le voir sur la figure 4, un segment de droite
A-A' est tangent à la demi-sphère 6 et orthogonal à l'axe d'une première pale au point où l'axe de cette première pale débute. B-B' représente un segment de droite tangent à la demi-sphère et orthogonal à l'axe d'une deuxième pale au point où l'axe de cette deuxième pale débute. Ce dernier point I qui constitue le point d'arrêt (extrémité supérieure de la pale) est tel que B-B' et A-A' sont parallèles. As can be seen in Figure 4, a line segment
AA 'is tangent to the hemisphere 6 and orthogonal to the axis of a first blade at the point where the axis of this first blade begins. BB 'represents a line segment tangent to the hemisphere and orthogonal to the axis of a second blade at the point where the axis of this second blade begins. This last point I which constitutes the stopping point (upper end of the blade) is such that BB 'and AA' are parallel.
Ceci montre bien que la section transversale profilée de la pale s'étend toujours perpendiculairement à son axe curviligne.This clearly shows that the profiled cross section of the blade always extends perpendicular to its curvilinear axis.
Comme on le voit sur la figure 5, la pale 5 présente une section transversale du type aile d'avion avec un bord d'attaque 10 et un bord de fuite 11. La section transversale du profilé comporte une direction générale 12 formant axe de symétrie. L'axe curviligne AC s'étend perpendiculairement à l'axe 12 et croise ce dernier dans une région où la pale présente une épaisseur maximale.As can be seen in FIG. 5, the blade 5 has a cross section of the airplane wing type with a leading edge 10 and a trailing edge 11. The cross section of the profile has a general direction 12 forming an axis of symmetry . The curvilinear axis AC extends perpendicular to the axis 12 and crosses the latter in a region where the blade has a maximum thickness.
Chacune des pales 5 est reliée au support 1 par deux bras de liaison 13 et 14, respectivement dans la région de l'extrémité supérieure 8 et dans la région de l'extrémité inférieure 9 de la pale.Each of the blades 5 is connected to the support 1 by two link arms 13 and 14, respectively in the region of the upper end 8 and in the region of the lower end 9 of the blade.
Le bras supérieur 13 comporte une extrémité extérieure 15 reliée fixement à la pale 5 à proximité de son extrémité supérieure 8 et une extrémité intérieure 16 qui est coudée et qui est propre à pivoter par rapport à la tête 4 du support 1 dans une direction radiale. L'extrémité intérieure 16 forme un angle d'environ 1200 avec le bras 13.The upper arm 13 has an outer end 15 fixedly connected to the blade 5 near its upper end 8 and an inner end 16 which is bent and which is able to pivot relative to the head 4 of the support 1 in a radial direction. The inner end 16 forms an angle of about 1200 with the arm 13.
Le bras inférieur 14 possède une extrémité intérieure 17 reliée fixement au support 1 et une extrémité extérieure 18 reliée à la pale 5 par l'intermédiaire d'un joint universel 19 tel qu'un joint à rotule. L'extrémité intérieure 17 est reliée à la base 3 du support de telle sorte que le bras 14 s'étende dans une direction radiale. L'extrémité extérieure 18 est reliée à la pale 5 à proximité de son extrémité inférieure 9.The lower arm 14 has an inner end 17 fixedly connected to the support 1 and an outer end 18 connected to the blade 5 by means of a universal joint 19 such as a ball joint. The inner end 17 is connected to the base 3 of the support so that the arm 14 extends in a radial direction. The outer end 18 is connected to the blade 5 near its lower end 9.
Les extrémités respectives 15 et 18 des bras 13 et 14 sont avantageusement fixées à une armature tubulaire 20 qui s'étend le long de l'axe curviligne AC et qui est noyée dans l'épaisseur de la pale 5 comme montré à la figure 5. The respective ends 15 and 18 of the arms 13 and 14 are advantageously fixed to a tubular frame 20 which extends along the curvilinear axis AC and which is embedded in the thickness of the blade 5 as shown in FIG. 5.
Chacune des pales 5 est ainsi reliée au support par des moyens de liaison à articulation autorisant d'une part un pivotement de l'extrémité 16 du bras 13 par rapport à la tête 4 et d'autre part une articulation universelle entre l'extrémité 18 du bras 14 et la pale 5.Each of the blades 5 is thus connected to the support by articulation connecting means allowing on the one hand a pivoting of the end 16 of the arm 13 relative to the head 4 and on the other hand a universal articulation between the end 18 of the arm 14 and the blade 5.
Chacune des pales 5 peut ainsi se débattre autour des deux articulations précitées en modifiant l'orientation ou le calage de la pale par rapport à la demi-sphère.Each of the blades 5 can thus be struggled around the two aforementioned articulations by modifying the orientation or the setting of the blade with respect to the hemisphere.
Plus particulièrement, comme le montre la figure 6, la direction générale 12 du profil de la pale forme toujours un angle avec la tangente T à la demi-sphère au niveau du plan équatorial, au point correspondant à l'articulation du joint universel 19. Autrement dit, la tangente T forme un angle droit avec le demi-axe OX alors que la direction générale 12 du profil doit former un angle aigu avec la tangente T. Le sens de rotation de l'éolienne est désigné par la référence W.More particularly, as shown in FIG. 6, the general direction 12 of the profile of the blade always forms an angle with the tangent T to the hemisphere at the equatorial plane, at the point corresponding to the articulation of the universal joint 19. In other words, the tangent T forms a right angle with the semi-axis OX while the general direction 12 of the profile must form an acute angle with the tangent T. The direction of rotation of the wind turbine is designated by the reference W.
Au démarrage de l'éolienne, chacune des pales forme un angle ayant une valeur initiale AI, dans l'exemple de 150. Au fur et à mesure de la mise en rotation de l'éolienne, et en fonction de la vitesse du vent, cet angle diminue progressivement pour parvenir à une valeur finale AF qui est au minimum de 2" dans l'exemple de réalisation choisi.At the start of the wind turbine, each of the blades forms an angle having an initial value AI, in the example of 150. As the wind turbine rotates, and as a function of the wind speed, this angle gradually decreases to reach a final value AF which is at least 2 "in the chosen embodiment.
Ainsi, au démarrage, chacune des pales est orientée de manière à présenter un angle de calage de 150 et permettre le démarrage autonome de l'éolienne, sans l'assistance d'un moteur, pour une vitesse du vent de l'ordre de 4 mètres par seconde. L'angle de calage varie ensuite selon la vitesse du vent et passe de 15 à une plage qui se situe entre 10,5 et 7,50 pour un vent de 8 à 16 m/s. Cet angle de calage diminue encore pour des vents plus violents.Thus, at startup, each of the blades is oriented so as to have a setting angle of 150 and allow the autonomous start of the wind turbine, without the assistance of a motor, for a wind speed of the order of 4 meters per second. The setting angle then varies according to the wind speed and goes from 15 to a range which is between 10.5 and 7.50 for a wind of 8 to 16 m / s. This setting angle decreases further for more violent winds.
De préférence, des moyens de rappel élastiques (non représentés) sont interposés entre chacune des pales et le support 1 pour la solliciter dans une position où l'angle de calage atteint sa valeur maximale ou valeur de démarrage, ici 15". Preferably, elastic return means (not shown) are interposed between each of the blades and the support 1 to urge it into a position where the setting angle reaches its maximum value or starting value, here 15 ".
Il est possible de prévoir des moyens de freinage propres à bloquer ou limiter la vitesse de rotation de l'éolienne en cas de vent très violent.It is possible to provide braking means capable of blocking or limiting the speed of rotation of the wind turbine in the event of very strong wind.
On peut notamment prévoir un contacteur qui actionnera le frein dès que l'angle de calage atteindra un seuil fixé à l'avance, par exemple un seuil correspondant à un angle de calage de 20.One can in particular provide a contactor which will actuate the brake as soon as the setting angle reaches a threshold fixed in advance, for example a threshold corresponding to a setting angle of 20.
Le freinage peut également être commandé directement par le mécanisme de calage, dans le cas des éoliennes de petite taille.Braking can also be controlled directly by the timing mechanism, in the case of small wind turbines.
L'angle initial de calage de 150 permet au vent de lancer la rotation sans intervention extérieure. Le vent réel exerce une poussée sur les 2/3 inférieurs d'une pale, puis est ensuite projeté sur le tiers supérieur d'une deuxième pale, et aide cette dernière à remonter le vent, et cela d'autant plus facilement que la pénétration est progressive dans le vent relatif. La troisième pale reçoit une poussée due au vent réel, sur son tiers supérieur.The initial setting angle of 150 allows the wind to start the rotation without outside intervention. The real wind exerts a push on the lower 2/3 of a blade, then is projected on the upper third of a second blade, and helps the latter to wind up, and this all the more easily as the penetration is progressive in the relative wind. The third blade receives a thrust due to the real wind, on its upper third.
Autrement dit, l'éolienne subit l'action du vent sur une surface égale à une pale entière, si l'on fait la somme des surfaces exposées de la première et de la troisième pale.In other words, the wind turbine undergoes the action of the wind on an area equal to an entire blade, if we sum the exposed areas of the first and third blades.
On comprendra que plus les pales tournent vite, plus l'angle de calage est petit. Les moyens de calage précités permettent de corriger l'angle de calage en fonction de la période de révolution, c'est-à-dire de la vitesse angulaire du support autour de l'axe Z-Z.It will be understood that the faster the blades rotate, the smaller the pitch angle. The above-mentioned wedging means make it possible to correct the wedging angle as a function of the period of revolution, that is to say of the angular speed of the support around the axis Z-Z.
Du fait que l'extrémité supérieure de chaque pale est espacée du sommet de la demi-sphère, donc de l'axe de rotation, cela permet la création d'un tourbillon ou vortex dans le sens de rotation. Il en résulte la création d'un vent vertical causé par la force de traînée des pales de l'éolienne. Ce vent, qui semble traduire une perte apparente de rendement, permet en réalité de réguler la vitesse de rotation de l'éolienne afin de lui donner une valeur relativement constante. Cet aspect est très intéressant pour l'utilisation de l'énergie mécanique ainsi recueillie.Because the upper end of each blade is spaced from the top of the hemisphere, therefore from the axis of rotation, this allows the creation of a vortex or vortex in the direction of rotation. This results in the creation of a vertical wind caused by the drag force of the blades of the wind turbine. This wind, which seems to reflect an apparent loss of efficiency, actually allows the speed of rotation of the wind turbine to be regulated in order to give it a relatively constant value. This aspect is very interesting for the use of the mechanical energy thus collected.
Le bâti 21 de l'éolienne comprend (figure 1) un mât vertical 22 relié à une tête de mât 23 par l'intermédiaire d'un raccord 24 en matériau élastomère.The frame 21 of the wind turbine comprises (FIG. 1) a vertical mast 22 connected to a mast head 23 by means of a connector 24 made of elastomeric material.
La tête de mât 23 s'étend à l'intérieur du support 1, des moyens de roulement (non représentés) étant interposés entre la tête de mât 23 et la base 3 et entre la tête de mât 23 et la tête 4.The mast head 23 extends inside the support 1, rolling means (not shown) being interposed between the mast head 23 and the base 3 and between the mast head 23 and the head 4.
Le raccord 24 autorise un léger débattement angulaire de la tête de mât 23 dans toutes les directions, si bien que le support 2 peut tourner autour d'un axe vertical ou sensiblement vertical.The connector 24 allows a slight angular movement of the mast head 23 in all directions, so that the support 2 can rotate around a vertical or substantially vertical axis.
Le raccord 24 permet ainsi d'absorber les vibrations ou ondulations de l'éolienne lors de la rotation.The connector 24 thus makes it possible to absorb the vibrations or undulations of the wind turbine during rotation.
L'éolienne de l'invention peut être réalisée suivant différentes dimensions.The wind turbine of the invention can be produced according to different dimensions.
Par exemple, pour des éoliennes de 0,5 à 5 mètres de diamètre, les moyens de calage seront avantageusement régulés par des moyens à ressort, du type à torsion ou flexion.For example, for wind turbines of 0.5 to 5 meters in diameter, the setting means will advantageously be regulated by spring means, of the torsion or bending type.
Pour des éoliennes de 5 à 15 mètres de diamètre, les moyens de calage seront avantageusement régulés par un boîtier comprenant plusieurs pistons mécaniques à ressort et à bain d'huile permettant le rappel des calages en fonction de la vitesse de rotation.For wind turbines of 5 to 15 meters in diameter, the timing means will advantageously be regulated by a housing comprising several mechanical pistons with spring and oil bath allowing the recall of settings according to the speed of rotation.
Pour des éoliennes d'un diamètre supérieur à 15 mètres, les moyens de calage seront avantageusement assistés par un mécanisme automatisé à vérins. Ce mécanisme à vérins permet de donner un angle de calage optimum au démarrage en fonction du site d'implantation, et de régler ensuite l'angle de calage à la valeur adéquate en fonction de la vitesse réelle du vent.For wind turbines with a diameter greater than 15 meters, the setting means will advantageously be assisted by an automated mechanism with jacks. This jack mechanism makes it possible to give an optimum wedging angle at start-up depending on the site of installation, and then to adjust the wedging angle to the appropriate value according to the actual wind speed.
L'éolienne de l'invention peut être réalisée en différents matériaux, en particulier ses pales peuvent être réalisées dans des matériaux du type composite.The wind turbine of the invention can be made of different materials, in particular its blades can be made of materials of the composite type.
Comme déjà indiqué, l'éolienne de l'invention ne nécessite aucune assistance extérieure pour son démarrage.As already indicated, the wind turbine of the invention does not require any external assistance for its start-up.
De plus, elle a pour avantage de pouvoir fonctionner avec différents types de vents, depuis des vents relativement faibles de l'ordre de 3 à 4 m/s, jusqu'à des vents très violents.In addition, it has the advantage of being able to operate with different types of winds, from relatively weak winds of the order of 3 to 4 m / s, to very strong winds.
Cette éolienne peut être implantée dans différentes régions géographiques et en différents sites, aussi bien sur terre qu'en mer, pour actionner différents types de dispositifs générateurs électriques, pompes, etc. Elle présente le grand avantage d'une double utilisation du vent, à la fois à la manière des machines à traînée différentielle et à la manière des machines à aubes fixes à variation cyclique d'incidence. This wind turbine can be installed in different geographic regions and at different sites, both on land and at sea, to operate different types of electrical generator devices, pumps, etc. It has the great advantage of a dual use of the wind, both in the manner of machines with differential drag and in the manner of machines with fixed blades with cyclic variation of incidence.
Revendications 1. Eolienne à axe vertical de rotation, caractérisée en ce qu'elle comprend un support (1) propre à tourner autour de l'axe de rotation (XX), au moins deux pales (5) portées par le support (1) et ayant chacune une section profilée, s'appuyant sur un axe curviligne (AC) défini par l'intersection d'une demi-sphère (6) admettant l'axe de rotation (ZZ) comme axe de révolution et d'un demi-cylindre (7) centré sur le rayon de la demi-sphère, ayant pour diamètre le rayon de la demi-sphère et ayant ses génératrices parallèles à l'axe de rotation (ZZ), et en ce que chaque pale (5) présente une extrémité supérieure (8) et une extrémité inférieure (9) reliées respectivement au support (1) par des premiers moyens de liaison à articulation (13, 16) et par des seconds moyens de liaison à articulation (14, 19), autorisant un calage angulaire de la pale par rapport à la demi-sphère balayée par la pale lors de la rotation du support de manière à élargir le volume cinétique occupé par l'hélice en fonction croissante de sa vitesse de rotation.Claims 1. Wind turbine with vertical axis of rotation, characterized in that it comprises a support (1) suitable for rotating around the axis of rotation (XX), at least two blades (5) carried by the support (1) and each having a profiled section, resting on a curvilinear axis (AC) defined by the intersection of a half-sphere (6) admitting the axis of rotation (ZZ) as axis of revolution and a half cylinder (7) centered on the radius of the hemisphere, having for diameter the radius of the hemisphere and having its generatrices parallel to the axis of rotation (ZZ), and in that each blade (5) has a upper end (8) and lower end (9) respectively connected to the support (1) by first articulation connection means (13, 16) and by second articulation connection means (14, 19), allowing a wedging angular of the blade with respect to the hemisphere swept by the blade during the rotation of the support so as to widen the he kinetic volume occupied by the propeller as an increasing function of its speed of rotation.
2. Eolienne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend trois pales (5) décalées angulairement à 1200 les unes des autres par rapport à l'axe de rotation (ZZ) du support (1).2. Wind turbine according to claim 1, characterized in that it comprises three blades (5) offset angularly to 1200 from each other relative to the axis of rotation (ZZ) of the support (1).
3. Eolienne selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la section profilée de chaque pale (5) est constante et affecte la forme générale d'un profil du type aile d'avion.3. Wind turbine according to one of claims 1 and 2, characterized in that the profiled section of each blade (5) is constant and affects the general shape of a profile of the aircraft wing type.
4. Eolienne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les premiers moyens de liaison à articulation comprennent, pour chaque pale, un premier bras (13) ayant une extrémité extérieure (15) reliée fixement à la pale (5) et une extrémité intérieure (16) reliée au support par une articulation. 4. Wind turbine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first articulation connection means comprise, for each blade, a first arm (13) having an outer end (15) fixedly connected to the blade (5 ) and an inner end (16) connected to the support by a hinge.
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