FR2957387A1

FR2957387A1 - Eolienne a rendement eleve

Info

Publication number: FR2957387A1
Application number: FR1051698A
Authority: FR
Inventors: Erick Gros-Dubois
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-09
Filing date: 2010-03-09
Publication date: 2011-09-16
Anticipated expiration: 2030-03-09
Also published as: FR2957387B1

Abstract

L'éolienne présente des pales (1) comportant un dispositif de déflexion (40) disposé de façon à capter au moins une partie d'un flux d'air incident de balayage d'une face avant (11), de poussée motrice de la pale (1), le dispositif de déflexion (40) comprenant une paroi de déflexion et de guidage (41, 41 A) s'étendant dans une direction d'éjection de l'air (49) présentant une composante tournée à l'opposé d'une face arrière (12) de la pale (1).

Description

Eolienne à rendement élevé

1. Domaine de l'invention La présente invention concerne les éoliennes.

Une éolienne comporte un châssis ou stator contenant un rotor entraîné en rotation par une voilure. Une partie de l'énergie cinétique du flux de vent traversant la surface d'emprise de la voilure est ainsi transmise au rotor, avec un rendement qui est fonction du pourcentage d'air coopérant avec la voilure et de l'efficacité de cette coopération, qui dépend de la forme des pales. Le rotor comporte usuellement un circuit magnétique induisant un courant dans un bobinage du stator. Le courant de la génératrice ainsi constituée est mis en forme voulue, par exemple par un onduleur alimenté par une batterie de stockage, pour être consommé localement dans une habitation ou autre installation, ou bien être injecté sur le réseau électrique.

2. Art antérieur Il existe essentiellement deux types d'éoliennes. Le premier type, très répandu, est représenté par l'éolienne de type à structure d'hélice d'avion, c'est-à-dire à axe horizontal, parallèle au vent. La voilure forme ainsi une hélice frontale à usuellement trois pales. La nacelle intégrant le stator de la génératrice est portée par un pylône de plusieurs dizaines de mètres, qui la surélève suffisamment pour s'affranchir des turbulences dues au relief du sol. A l'opposé de la voilure frontale, la nacelle porte une dérive pour maintenir l'orientation azimutale optimale de l'hélice, face au vent. Le second type, dit Savonius, est à axe perpendiculaire au vent, et en pratique vertical pour limiter l'encombrement au sol. I1 s'agit alors de pales verticales à profil rectangulaire régulièrement réparties selon un cercle horizontal sur un châssis rotatif. L'ensemble présente ainsi une forme de cage d'écureuil.

Précisément, chaque pale forme une feuille à profil transversal incurvé, en vue de dessus. Ainsi, à tout instant, une première pale présente au vent sa surface concave, pour capter efficacement l'air et ainsi recevoir une poussée maximale. Inversement, une deuxième pale, axialement opposée, présente au vent sa surface convexe. On conçoit donc facilement que cette forme bombée facilite l'évacuation latérale de l'air incident et offre ainsi un coefficient de résistance au vent bien moindre que la forme en coupelle de la première pale. La différence de pression du vent sur ces deux pales produit donc un couple moteur faisant reculer la première pale sous la poussée de l'air et, entraînant ainsi le châssis rotatif, elle fait remonter au vent la deuxième pale pour qu'elle prenne ensuite la position angulaire de la première pale afin d'assurer la continuité de la rotation. En pratique, pour limiter les discontinuités du couple, il est prévu au moins trois telles pales. Contrairement au premier type, l'orientation transverse au vent permet de s'affranchir de la nécessité d'asservir le châssis sur la direction azimutale du vent.

3. Inconvénients de l'art antérieur

Une éolienne est, bien évidemment, soumise aux caprices du vent. Si la vitesse de celui-ci est inférieure à un seuil minimal de 3 mis, aucune des éoliennes connues ne reçoit suffisamment d'énergie cinétique pour entrer en rotation. On pourrait songer à accroître la longueur des pales de l'éolienne à axe horizontal, et donc leur emprise, mais cela accroîtrait démesurément leur masse. En effet, comme une pale est un élément longiligne, dont la résistance à la flexion est régie par les lois concernant des poutres, il faudrait aussi accroître leur section, c'est-à-dire prévoir un accroissement du volume, et donc de la masse, d'un facteur supérieur au taux d'accroissement de la longueur. L'accroissement correspondant d'inertie annulerait donc le gain lié à l'emprise. Dans le cas d'une éolienne Savonius, l'accroissement de hauteur augmenterait aussi la masse et donc le frottement du châssis rotatif sur l'embase qui le porte.

En outre, comme l'éolienne est conçue pour présenter un rendement électrique optimal à sa vitesse nominale, correspondant à une vitesse de vent d'environ 10 mis, ce rendement n'est que d'environ 10% de l'optimum lorsque le vent est faible, ne soufflant qu'à 4-5 mis, c'est-à-dire lorsque la vitesse nominale est loin d'avoir été atteinte, du fait de l'insuffisance de la force motrice pour vaincre efficacement le frottement des paliers ainsi que le couple magnétique résistant. Or, sur une année, les périodes de vent faible représentent un pourcentage non négligeable. On considère généralement que, de par le monde et sur un an, une éolienne ne fonctionne, au mieux, que la moitié du temps. 4. Objectifs de l'invention

La présente invention vise à améliorer l'efficacité motrice de l'air incident sur les pales, pour ainsi améliorer le rendement instantané et / ou abaisser le seuil minimal de vitesse de vent permettant le fonctionnement d'une éolienne, c'est-à-dire accroître la production annuelle.

5. Caractéristiques essentielles de l'invention A cet effet, l'invention concerne tout d'abord une pale d'éolienne, caractérisée par le fait que la pale comporte un dispositif de déflexion disposé de façon à capter au moins une partie d'un flux d'air incident de balayage d'une face avant, de poussée motrice de la pale, le dispositif de déflexion comprenant une paroi de déflexion et de guidage s'étendant dans une direction d'éjection de l'air présentant une composante tournée à l'opposé d'une face arrière de la pale. Ainsi, le dispositif de déflexion limite l'angle solide de fuite de l'air et limite ainsi les turbulences. De plus, il est facile d'agencer le dispositif de déflexion pour que l'air ainsi dévié soit renvoyé en direction d'une pale aval, pour lui fournir une force motrice. L'air incident est ainsi utilisé plus efficacement, de sorte que le seuil de démarrage de la rotation est abaissé et le rendement accru.

De préférence, la paroi de déflexion et de guidage comporte un tronçon amont de dite déflexion qui s'étend au-dessus d'une zone de bord de fuite de la face avant et à distance de celui-ci, pour délimiter une embouchure de prise d'air. Le flux d'air ayant balayé la face avant est ainsi efficacement capté par le canal constitué par la zone de bord de fuite et le tronçon amont qui la surplombe. De préférence, la paroi de déflexion et de guidage comporte un tronçon aval de dit guidage délimitant, avec une paroi de guidage opposée, un canal d'éjection prévu pour guider l'air selon ladite direction d'éjection. L'air est ainsi rejeté, par une sorte de buse, dans un angle solide bien 10 déterminé, par exemple visant une zone optimale de la pale aval afin d'exercer un coupe moteur maximal. Il est avantageux que la paroi de déflexion et de guidage soit agencée pour que la direction d'éjection forme un angle situé dans la plage allant de 25 à 45 degrés par rapport à un plan globalement tangent à la zone de bord de fuite. 15 Cette plage angulaire offre une bonne efficacité d'interaction avec la pale aval, en particulier dans le cas d'une éolienne Savonius à trois pales. La paroi de déflexion et de guidage présente avantageusement une longueur, selon un trajet d'écoulement de l'air, comprise entre 3 et 5 fois une longueur homologue de trajet d'écoulement de l'air sur la face avant. 20 Un tel rapport optimise l'efficacité de captage. Dans une première forme de réalisation intéressante, la pale comporte un déflecteur disposé de façon à capter au moins une partie du flux d'air incident de balayage de ladite face avant, et comportant une paroi déflectrice agencée pour renvoyer au moins une partie de l'air ainsi capté dans une embouchure d'entrée 25 d'un canal de renvoi en direction d'un bord d'attaque de la pale, selon une direction de renvoi déterminée. Il est important de noter que les caractéristiques ci-dessus peuvent aussi être mises en oeuvre en l'absence du dispositif de déflexion. Toutefois, comme le dispositif de déflexion et le déflecteur se trouvent 30 tous deux à proximité de la zone du bord de fuite, il est intéressant de les intégrer en un seul ensemble, avec une prise d'air commune et les deux sorties respectives, l'une vers l'arrière de la pale et l'autre en retour dans le canal de renvoi pour finalement être dirigée quelque peu vers une direction en avant de la pale. En ce qui concerne cette dernière caractéristique, il faut en souligner l'intérêt en termes de force motrice. En effet, cette force motrice dépend de la pression de l'air. On rappellera que la pression d'un gaz sur une paroi est représentée par le heurt des particules et leur rebond élastique, c'est-à-dire selon un angle égal à l'angle d'incidence si la paroi est fixe. La théorie correspondante fait appel à la notion de vecteur de quantité de mouvement Q = M x V, produit de la masse d'une particule par son vecteur vitesse. La pression va correspondre au changement de direction, progressif ou non, du vecteur vitesse par rapport à une normale locale à la paroi. Ici toutefois, la pale constitue une paroi mobile, dont chaque point considéré, atteint par une particule, recule du fait que la pale est oblique et qu'elle tourne. Ainsi, l'air arrivant de face est évacué en direction sensiblement latérale (non motrice), de sorte que cette déviation d'environ un quart de tour engendre une pression qui représente la composante frontale du vecteur vitesse du flux incident, qui est ainsi "consommée" sous forme motrice. Classiquement, le flux d'air à direction devenue sensiblement latérale à la pale balayée est donc considéré, pour cette pale, comme étant une source motrice épuisée, puisque le produit vectoriel de sa quantité de mouvement par le vecteur vitesse du vent incident (qui définit la direction "utile") est sensiblement nul. Le présent inventeur a vaincu ce préjugé, en tirant encore de l'énergie depuis une telle source. De plus, cette énergie supplémentaire est d'un ordre de grandeur voisin de celui de l'énergie "directe" ci-dessus, c'est-à-dire que le rendement d'extraction d'énergie motrice est quasiment doublé, aux pertes près liées à l'écoulement de l'air, et au fait que l'air incident ne peut être totalement capté. Le préjugé ci-dessus reposait sur le fait que la pale est nécessairement oblique par rapport au vent, pour être entraînée en rotation. Sa rotation induite, par son obliquité, la fait donc en permanence reculer. On ne peut donc pas prévoir une pale à extension purement frontale, constituant l'équivalent d'une paroi fixe, qui renverrait élastiquement les particules en sens opposé, c'est-à-dire en retournerait le vecteur vitesse. L'intérêt d'un tel retournement serait qu'un vecteur différence de quantité de mouvement, c'est-à-dire quantité de mouvement réfléchie moins quantité de mouvement incidente, présenterait ainsi une amplitude double de celle du vecteur quantité de mouvement incidente, pour une réflexion supposée parfaitement élastique. Le rendement serait donc doublé si le vecteur quantité de mouvement effectuait donc deux quarts de tour et non pas un seul. L'inventeur a trouvé une solution entre ces deux contraintes apparemment contradictoires, c'est-à-dire l'obliquité de la pale et le retournement du vecteur quantité de mouvement. La solution a été d'étager les éléments assurant respectivement ces deux fonctions. Ainsi, la pale est, classiquement, inclinée pour être entraînée en rotation par le flux de vent frontal qui la balaye de façon motrice, et le retournement du flux n'intervient que dans un trajet aval du flux ayant effectué ce balayage, si bien que ce retournement ne peut donc perturber la fonction motrice primaire du flux de balayage. Le canal de renvoi, à direction de renvoi avantageusement quelque peu opposée à la direction du flux frontal, sert en quelque sorte de tremplin, si bien que la pale a deux fonctions motrices. Ainsi, dans une première phase, la face avant est un étage amont moteur qui "consomme", et donc annule quasiment, la composante frontale du vecteur vitesse de l'air, et la pale ainsi acquiert classiquement une force motrice primaire correspondante. La pale a aussi un effet convertisseur de direction, puisque le vecteur vitesse du flux la balayant est ainsi dévoyé pour aboutir à un pivotement d'environ un premier quart de tour dans un premier sens, précisément en direction latérale sortante vers le bord de fuite, tout en conservant sensiblement son amplitude puisqu'il glisse sur la pale. Dans une deuxième phase, le déflecteur fait tourner d'environ un demi-tour, mais dans un second sens, opposé au premier sens, le vecteur vitesse de ce flux latéral, vers le canal de renvoi. Le flux reste donc latéral, mais toutefois la direction latérale est entrante, c'est-à-dire qu'il va retraverser la pale pour revenir vers le bord d'attaque. Le déflecteur est bien évidemment agencé pour limiter les pertes par frottement et turbulences, c'est-à-dire que l'amplitude du vecteur vitesse est sensiblement conservée. La rotation composite est donc d'un seul quart de tour dans le second sens. Dans une troisième phase, le canal de renvoi peut alors utiliser l'énergie cinétique du flux pour, à son niveau, faire poursuivre au flux sa rotation dans le second sens, par exemple d'un dernier quart de tour, ce qui va finalement aboutir à un demi-tour complet. Cette rotation du dernier quart de tour du vecteur vitesse produit ainsi, dans le canal de renvoi, une pression motrice représentant le rebond élastique, ou tremplin, évoqué ci-dessus, c'est-à-dire une force motrice secondaire dans un tel étage aval moteur. Finalement, comme exposé ci-dessus, le vecteur "dérivée", ou "retournement", de la quantité de mouvement, c'est-à-dire la différence entre les vecteurs de quantité de mouvement des flux respectivement incident frontal et renvoyé, présente ainsi une amplitude de valeur proche du double de l'amplitude du vecteur quantité de mouvement incident.

Avantageusement, le canal de renvoi présente une embouchure de sortie conformée pour que la direction de renvoi de l'air permette d'assurer deux fonctions. Tout d'abord, l'air peut être renvoyé quelque peu vers l'avant de la pale, pour assurer une poussée complémentaire de la pale considérée, par effet de 20 réaction, comme exposé ci-dessus. D'autre part, la sortie du canal de renvoi peut constituer un rideau d'air qui augmente la longueur d'emprise de la pale. En effet, classiquement, la pale ne reçoit que le flux d'air dirigé vers sa surface d'emprise, déterminée par la taille de la pale. C'est donc une emprise purement mécanique. Dans le cas présent, à 25 l'emprise mécanique de la pale s'ajoute une emprise "aéraulique", due au fait que le rideau d'air de renvoi constitue un obstacle pour le flux d'air incident dans cette zone, qui est ainsi défléchi vers la face avant. Le bord d'attaque est ainsi muni d'une sortie de palme formant prolongateur, constituée par le rideau d'air densifié issu du canal de renvoi. 30 De préférence, le canal de renvoi comporte un tronçon aval dont une embouchure de sortie présente une direction globale d'extension, représentant la direction de renvoi, inclinée vers l'avant de plus de 45 degrés par rapport à une direction globale d'extension de l'embouchure d'entrée du canal de renvoi. On obtient ainsi une force de réaction optimale. Dans une forme de réalisation avantageuse, la pale est constituée essentiellement d'une paire de première et seconde feuilles de matériau mutuellement disposées en regard pour délimiter le canal de renvoi. Le canal de renvoi peut ainsi présenter une largeur maximale, son épaisseur étant définie par la distance séparant les deux feuilles. L'épaisseur du canal et celle de chaque feuille peuvent évoluer sur la longueur du canal de renvoi. Il peut aussi être prévu des entretoises solidarisant les deux feuilles. On notera que le canal de renvoi peut s'étendre dans sensiblement un plan perpendiculaire à une arête de bord de fuite, l'air capté étant alors renvoyé au niveau d'un point homologue du bord d'attaque, c'est-à-dire avec un trajet selon la largeur de la pale. Toutefois, le canal de renvoi peut aussi présenter un trajet oblique, c'est-à-dire avec une composante selon une direction de longueur de la pale. Dans les deux cas, la direction d'éjection peut aussi présenter une composante dirigée selon la longueur de la pale. La seconde feuille définit ladite face arrière et, au niveau de la zone du bord de fuite, elle peut présenter, par rapport à la première feuille, une distance accrue par rapport à celle existant dans le reste de la pale, pour ainsi constituer une dite embouchure d'entrée. Le flux d'air est ainsi capté de façon efficace. De préférence, le dispositif de déflexion et le déflecteur ont en commun une même paroi de captation d'air.

On peut ainsi limiter le coût global des matériaux et de la main d'oeuvre, ainsi que la masse de matériau. La pale peut comporter un dispositif de commutation de flux d'air agencé pour régler un rapport, de répartition d'air capté, entre, d'une part, le flux d'air éjecté selon ladite direction d'éjection de l'air et, d'autre part, ladite au moins une partie d'air renvoyée dans l'embouchure d'entrée du canal de renvoi.

Avantageusement, le dispositif de commutation est commandé par un actionneur géré par une unité centrale de pilotage, pour optimiser à tout instant ledit rapport. Cette optimisation en temps réel peut par exemple dépendre de la position angulaire courante de la pale dans l'éolienne ou encore de la vitesse du vent. Dans une deuxième forme de réalisation intéressante, la pale comporte un élément de déflexion disposé de façon à capter au moins une partie d'un flux d'air incident de balayage de ladite face arrière, et comportant une paroi déflectrice agencée pour renvoyer, dans une direction d'injection déterminée, au moins une partie de l'air capté dans une embouchure d'entrée d'un canal de renvoi en direction d'un bord d'attaque de la pale, selon une direction de renvoi déterminée. Il est important de noter que les caractéristiques ci-dessus peuvent aussi être mises en oeuvre en l'absence du dispositif de déflexion selon l'invention, ou encore en l'absence du dit déflecteur selon la première forme de réalisation intéressante. Le présent canal de renvoi est, de préférence, le même que celui indiqué pour la première forme de réalisation intéressante, c'est-à-dire qu'il est alimenté successivement par l'air de la face avant et l'air de la face arrière. Avantageusement, deux au moins parmi le groupe constitué par le 20 dispositif de déflexion, le déflecteur et l'élément de déflexion ont en commun une même paroi, de captation d'air ou de guidage. La pale peut être agencée pour être intégrée dans une éolienne de type constitué par le groupe des éoliennes de type Savonius et des éoliennes de type à axe horizontal en position fonctionnelle. 25 Dans le cadre de la caractéristique de renvoi de l'air vers l'arrière de la pale, pour servir de flux moteur sur la face avant d'une pale suivante, les pales d'une éolienne de type à axe horizontal occuperont avantageusement des positions axialement décalées, donc globalement des pales disposées selon les marches d'un escalier en colimaçon, pour qu'ainsi le bord de fuite d'une première pale se trouve 30 axialement plus en avant que le bord d'attaque d'une deuxième pale aval qu'il sert à alimenter partiellement.

L'invention concerne aussi une voilure d'éolienne comportant au moins une pale selon l'invention. Dans cette voilure, le dispositif de déflexion est avantageusement agencé pour que la direction d'éjection de l'air soit dirigée vers une zone de bord d'attaque d'une pale aval. Une première pale peut ainsi fournir un flux d'air moteur à une seconde pale aval. La voilure comporte avantageusement une pale selon au moins la première forme de réalisation intéressante, voilure dans laquelle une face radialement interne d'une aile de type Darius est disposée sur le trajet d'un flux d'air de renvoi issu du canal de renvoi selon la direction de renvoi. On peut ainsi engendrer une surpression sur la face radialement interne, par un flux intense d'air densifié, ce qui va provoquer une dépression sur la face radialement externe de l'aile Darius, augmentant ainsi l'emprise équivalente de la pale et produisant un supplément de couple moteur. Si les pales sont de type Savonius, elles peuvent comporter respectivement un axe de pale monté rotatif sur le châssis selon un axe sensiblement parallèle à un axe central de l'éolienne, l'axe de pale comportant un coupleur agencé pour faire pivoter la pale sous la commande d'un dispositif de gestion d'orientation azimutale des pales en fonction d'une position azimutale instantanée de chaque pale par rapport à la direction du vent ainsi détectée. On peut ainsi optimiser, sur chaque tour, l'orientation de chaque pale dans au moins certains secteurs de rotation du châssis, par exemple pour réduire le coefficient de résistance de remontée au vent et / ou augmenter la prise au vent dans le secteur moteur. On notera que l'optimisation du rendement d'une éolienne de type Savonius par un mécanisme de ce type peut aussi s'appliquer à des éoliennes classiques, c'est-à-dire exemptes de tout type de dit dispositif de déflexion ou dit déflecteur ou dit élément de déflexion.

Le dispositif de gestion d'orientation azimutale comporte avantageusement un détecteur de direction du vent agencé pour commander l'orientation azimutale d'un disque girouette portant un mécanisme à came agencé pour figer l'orientation azimutale de la pale considérée lorsqu'elle se trouve dans un secteur azimutal prédéterminé de rotation du châssis. Le disque girouette est en fait une girouette, comportant donc un dispositif capteur de vent, qui est agencée pour porter les éléments voulus de commande du pivotement des pales. I1 s'agit donc en fait d'une plaque radiale de forme quelconque ou de tout autre support présentant, de préférence, un encombrement axial minimal. Le mécanisme à came comporte par exemple un relief guide, c'est-à-dire un rail tel qu'une rainure ou une nervure, de guidage en remontée au vent selon une direction azimutale de référence, pour guider un coulisseau, de déport latéral de la direction azimutale de référence, agencé pour être couplé à l'axe de pale selon une distance de déport variable. En particulier, le mécanisme à came peut comporter deux paires de reliefs guides, ou rails, de coulissement transversal, les reliefs guides de chaque paire présentant des tronçons d'extrémité libre mutuellement sensiblement parallèles mais à des distances respectives différentes pour que deux pions respectifs, de guidage d'un patin de pale considéré, passent d'un alignement prédéterminé à un autre lorsqu'ils passent, par l'intermédiaire d'une rampe d'un tronçon de liaison, de l'une des paires de reliefs guides à l'autre. Les pions sont donc des éléments mâles logés dans des rainures ou, inversement, des fourches enserrant des nervures. Les deux reliefs guides d'une paire considérée peuvent toutefois ne pas être strictement parallèles si l'on souhaite moduler la direction d'extension azimutale de la pale selon la position azimutale sur la trajectoire qui lui fait suivre le châssis, puisque, à chaque position sur un quart de cercle de cette trajectoire correspond, de façon bijective, une position de chaque pion dans sa rainure. En variante, le dispositif de gestion d'orientation azimutale comporte un détecteur de direction du vent agencé pour commander l'orientation azimutale d'une girouette comportant une piste came de commande d'un mécanisme d'orientation azimutale de la pale considérée selon une direction azimutale fonction d'une position azimutale courante de la pale sur le châssis, par rapport à la direction du vent ainsi détectée. Dans une forme de réalisation à base d'électronique, le dispositif de gestion d'orientation azimutale des pales comporte des micro-moteurs respectifs d'entraînement en pivotement des pales, commandés par une table de conversion fournissant des commandes de pivotement en fonction d'une mesure de position azimutale de pale déterminée par un dispositif de comparaison de la position azimutale du châssis par rapport à une référence azimutale fournie par un détecteur de direction du vent.

On peut ainsi orienter chaque pale de façon optimale, soit de façon discrète en divers points de la trajectoire que lui fait suivre le châssis, soit de façon permanente sur cette trajectoire.

6. Liste des figures L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un exemple d'éolienne et de diverses formes de réalisation de ses pales, selon l'invention, en référence au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 est une vue en perspective d'une éolienne à axe vertical, de type Savonius, - la figure 2 est une vue axiale de dessus, schématique en coupe, illustrant la forme des pales de l'éolienne de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe axiale de l'une des pales de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe axiale d'un bord radialement interne de la pale de la figure 3, comportant un dispositif de déflexion de l'air balayant une face avant de la pale, - la figure 5 est une vue en coupe axiale illustrant une première variante du dispositif de déflexion de la figure 4, - la figure 6 est une vue en coupe axiale illustrant une deuxième variante du dispositif de la figure 4, la pale, représentée en entier, étant feuilletée pour 30 délimiter un canal de renvoi d'air vers une aile de type Darius, - la figure 7 est une vue en coupe axiale illustrant une première variante simplifiée du dispositif de la figure 6, ne comportant qu'un élément de déflexion de l'air balayant une face arrière de la pale, - la figure 8 est une vue en coupe axiale illustrant une variante carénée de 5 l'élément de déflexion de la figure 7, - la figure 9 est une vue en coupe radiale d'une première variante de l'éolienne, dans laquelle les pales sont montées pivotantes sur le châssis rotatif associé et associées à un mécanisme de commande de pivotement à pignon et crémaillère de commande, 10 - la figure 10 est une vue en coupe axiale d'un mécanisme à cliquet pour bloquer le pivotement de la pale en l'absence de commande de pivotement, - la figure 11 est une vue en coupe radiale représentant une deuxième variante de mécanisme de commande de pivotement, comportant une rainure en boucle servant de came de commande d'orientation azimutale des pales, 15 - la figure 12 est une vue en coupe axiale du mécanisme la figure 11, et - la figure 13 est formée des figures 13A, 13B et 13C, la figure 13A étant une vue en coupe radiale représentant une troisième variante, dans laquelle la rainure en boucle est replacée par une rainure rectiligne portant un chariot de commande de l'orientation azimutale de la pale considérée, la figure 13B montrant un détail de la 20 figure 13A, et la figure 13C montant un détail d'une variante du mécanisme de la figure 13A.

7. Description de diverses formes de réalisation de l'invention

25 Les figures 1 et 2 représentent une éolienne 5 de type Savonius, respectivement en perspective et en une vue de dessus en coupe horizontale représentant le profil transversal de trois pales identiques 1, 2, 3. Les pales 1, 2, 3 sont fixées à un châssis 9 dont une plaque radiale inférieure 9A est montée rotative sur une embase 6 autour d'un axe central 10, vertical et donc sensiblement 30 perpendiculaire à une direction azimutale 100 du vent, considérée comme étant une verticale descendante sur les diverses figures en coupe radiale. L'axe central 10 peut se limiter à un tronçon d'arbre logé dans un puits de l'embase 6. Toutefois, pour mieux maintenir radialement la partie supérieure des pales 1, 2, 3, il peut être prévu une plaque radiale supérieure rigidement reliée à la plaque inférieure 9A par l'axe central 10 ou par une pluralité de tiges radialement externes, formant une cage. Dans l'ensemble des figures, les éléments homologues portent des références respectives ayant le même chiffre d'unité. Par ailleurs, sauf indication contraire ou évidence, l'axe central 10 sert de référence pour les indications de direction, c'est-à-dire axiale ou radiales.

La figure 1 est une représentation en perspective très schématique montrant l'empilage axial de divers constituants, dont certains sont optionnels et expliqués plus loin. Pour la facilité de l'exposé, l'éolienne 5 est donc considérée comme étant en position fonctionnelle, c'est-à-dire à axe central de rotation 10 vertical. Bien évidemment, la présente description des éléments mécaniques resterait valable, avec la transposition voulue, si l'éolienne 5 se trouvait orientée différemment, par exemple dans une soufflerie d'axe non horizontal, ou était implantée en oblique sur une pente balayée par un vent suivant cette pente. Les trois pales 1, 2, 3 occupent classiquement des positions angulaires, donc azimutales, respectives décalées de 120 degrés autour de l'axe central 10. Si l'on considère la pale 1, à titre d'exemple pour les autres pales 2, 3, on peut considérer qu'elle est formée à partir d'une plaque rectangulaire dont la longueur s'étend parallèlement à l'axe central 10. Comme évoqué au début, les références des éléments homologues des pales 2 et 3 sont identiques à celles des éléments de la pale 1, avec toutefois un chiffre de dizaine respectivement de "2" ou "3". Selon le plan de coupe radiale de la figure 2, la pale 1 présente, selon sa largeur, un profil transversal globalement courbe, illustré par la figure 3. La pale 1 comporte une face avant 11 qui, en vue de face selon la direction 100 par exemple, présente une zone de bord de fuite 13, formant une surface rectangulaire sensiblement plane et s'étendant verticalement en regard et à proximité de l'axe central 10, latéralement opposée à une zone de bord d'attaque 15 située en position radialement maximale. La zone de bord de fuite 13 est reliée à la zone de bord d'attaque 15 par une zone intermédiaire 14 présentant une concavité faible ou nulle, c'est-à-dire une zone de la face avant 11 qui est sensiblement plane.

La pale 1 n'occupe pas, globalement, une position parfaitement radiale par rapport à l'axe central 10, car la zone de bord de fuite 13 se trouve, dans sa position motrice instantanée représentée, en arrière de l'axe central 10, c'est-à-dire sous le vent, arrivant selon la direction 100. Précisément, la zone de bord de fuite 13 et la zone intermédiaire 14 s'étendent dans sensiblement un plan présentant une direction 18, d'extension transversale côté radialement interne, inclinée d'environ 10 degrés sur une radiale qui aboutirait à un point de jonction de la zone intermédiaire 14 avec la zone de bord d'attaque 15. Comme le montre la figure 3, qui est une vue en coupe transversale plus détaillée de la pale 1, motrice, la zone de bord d'attaque 15 présente, en coupe dans un plan radial, un profil courbe, à concavité tournée vers l'avant, c'est-à-dire tournée à l'opposé de la direction 100 du vent incident. La pale 1 occupe, sur la figure 2, une position angulaire telle qu'elle s'étend en largeur selon une direction d'extension très globalement perpendiculaire à la direction 100 du vent, verticale sur la figure 2, comme indiqué au début. La concavité de la zone de bord d'attaque 15 est ici très marquée, c'est-à-dire que la partie d'extrémité libre de la zone de bord d'attaque 15 est orientée selon une direction 19, d'extension transversale côté radialement externe, sensiblement perpendiculaire à la direction d'extension côté interne 18. C'est donc la zone de bord d'attaque 15 qui va assurer essentiellement la déviation progressive du flux de vent, arrivant selon la direction 100, vers la direction d'extension 18 de la zone de bord de fuite 13. Comme la direction d'extension côté interne 18 est inclinée d'environ 10 degrés sur la radiale ci-dessus, la direction d'extension côté externe 19 se trouve de même inclinée d'environ 10 degrés, dans un sens de rabattement vers l'axe central 10, par rapport à une direction tangentielle à une trajectoire circulaire de cette extrémité libre. On notera toutefois que la direction d'extension côté externe 19 peut être prévue dans une large plage et que, en particulier, elle peut être dirigée en sens contraire au rabattement ci-dessus, c'est-à-dire ne pas couper un cercle virtuel de trajectoire circulaire de l'extrémité libre de la zone de bord d'attaque 15. En ce qui concerne la position angulaire instantanée des pales 1, 2, 3 sur le dessin, la zone de bord de fuite 13 étant ainsi inclinée en azimut d'environ 80 degrés sur la direction du vent 100, et l'éolienne 5 tournant dans le sens des aiguilles d'une montre, la pale 1 a pratiquement atteint sa position d'emprise maximale vis-à-vis du flux de vent incident. Une face arrière 12 de la pale 1 s'étend sensiblement parallèlement à la face avant 11, c'est-à-dire présente le même profil transversal. Comme le montre la figure 4, la pale 1 comporte un dispositif de déflexion 40, dit "avant", ici situé à proximité de la zone de bord de fuite 13, c'est-à-dire situé dans une zone d'espace proche pour capter au moins une partie d'un flux d'air incident ayant balayé la face avant 11, de poussée motrice de la pale 1. Le dispositif de déflexion 40 comprend une paroi de déflexion et de guidage 41, 41A s'étendant dans une direction d'éjection 49, quelque peu arrière, de l'air, c'est-à-dire présentant une composante tournée à l'opposé de la face arrière 12. La paroi de déflexion et de guidage 41, 41A présente une longueur, selon un trajet d'écoulement de l'air, comprise ici entre 3 et 5 fois une longueur homologue de trajet d'écoulement de l'air sur la face avant 11, c'est-à-dire la largeur de la pale 1. Précisément, la paroi de déflexion et de guidage 41, 41A comporte un tronçon amont 41 de dite déflexion qui s'étend au-dessus de la zone de bord de fuite 13 et à distance de celui-ci, pour ainsi délimiter une embouchure de prise d'air 43, pour un tronçon amont 44 d'un canal d'éjection 44, 45, embouchure 43 qui va capter sensiblement tout le flux d'air moteur balayant la face avant 11, de la zone de bord d'attaque 15 jusqu'à la zone de bord de fuite 13. Le tronçon amont 41, ici de forme concave côté embouchure 43, se poursuit par un tronçon aval 41A, ici sensiblement rectiligne, de dit guidage délimitant ici, avec une paroi de guidage arrière opposée 42 sensiblement rectiligne, un tronçon aval 45 du canal d'éjection 44, 45, prévu pour guider l'air selon ladite direction d'éjection 49.

La paroi de déflexion et de guidage 41, 41A, en particulier le tronçon aval 41A, est orientée, dans cet exemple, pour que la direction d'éjection 49 forme un angle situé dans une plage allant de 25 à 45 degrés, ici environ 30 degrés, par rapport au dit plan d'extension globale de la zone de bord de fuite 13. La direction d'éjection 49 est donc ici inclinée en azimut d'environ 80 - 30 = 50 degrés par rapport à la direction du vent 100. Sur le dessin de la figure 2, la zone de bord de fuite 13 étant inclinée de 80 degrés sur la direction du vent 100, une zone de bord de fuite 23 et une zone intermédiaire limitrophe 24 de la pale 2 sont donc inclinées de 80 + 120 = 200 degrés. En d'autres termes, la direction 100 étant une référence de direction de descente au vent, la pale 2 présente, dans les zones 23, 24, un angle de remontée au vent de 200 û 180 = 20 degrés, c'est-à-dire qu'elles sont déventées par rapport au vent directement incident, arrivant selon la direction 100. L'air projeté par le canal d'éjection 44, 45 selon la direction d'éjection 49 atteint ainsi la zone intermédiaire 24 selon une incidence d'environ 200 û 50 = 150 degrés, ce qui correspond, en retournant le sens de la direction de référence, à un flux à incidence de 180 û 150 = 30 degrés, présentant une composante radialement externe. Le trajet du flux d'air se poursuit en balayant une zone de bord d'attaque 25 de la pale 2. La pale 1, qui est alors la pale principalement motrice, sert donc de déflecteur du vent, provenant selon la direction 100, pour le défléchir selon un trajet qui va balayer la zone intermédiaire 24 puis la zone de bord d'attaque 25, c'est-à-dire les zones les plus éloignées de l'axe central 10, qui vont donc produire un couple maximal. On note que la pale 2, remontant au vent, présente ainsi une face avant 21 qui est balayée par un flux dont le trajet aboutit au bord d'attaque 25, c'est-à-dire selon un sens inverse du sens usuellement fonctionnel, tel que pour la pale motrice principale 1. On conçoit que la rotation de l'éolienne 5 modifie de façon égale l'ensemble des directions angulaires des éléments indiquées ci-dessus, c'est-à-dire que les angles mutuels restent inchangés, de sorte que la pale 2 reste attaquée, par le flux d'éjection de direction 49, sous l'incidence voulue, d'ici 30 degrés, tant que la pale 1 reçoit le vent.

Bien évidemment, la rotation du châssis 9 amène progressivement la pale 1 dans une position extrême, azimutale arrière 9AR, ou "sud", dans laquelle elle s'étend de façon sensiblement alignée à 180 degrés sur la direction du vent 100, si bien qu'il y a disparition du couple moteur "principal" du flux de vent à incidence "directe" arrivant selon la direction 100 et balayant la face avant 11. Dans cette situation, la pale 3, ici dessinée alors dans une position proche d'une position azimutale avant 9AV, extrême, "nord", opposée à la position azimutale arrière 9AR, "sud", se trouve sensiblement en lieu et place de la pale 1, et les explications ci-dessus restent pertinentes, au décalage circulaire près des références des pales 1, 2, 3. On notera que le déflecteur 40 peut être directement monté sur la pale 1, de façon amovible ou non, par exemple par collage, clipsage, soudage, avec des entretoises portant la paroi de déflexion et de guidage 41, 41A, ou qu'il peut être fabriqué d'un seul tenant avec la pale 1, au moins en ce qui concerne la paroi arrière 42. Le déflecteur 40 peut toutefois aussi être uniquement fixé sur le châssis rotatif 9 dans la position voulue pour assurer le couplage désiré avec la zone de bord de fuite 13. Comme le montrent la figure 3 et les suivantes, les pales 1, 2, 3 présentent une structure feuilletée. Ainsi, la pale 1 comporte une première feuille de matériau 11F, avant, extérieurement délimitée par la face avant 1l, et une seconde feuille de matériau 12F, arrière, extérieurement délimitée par la face arrière 12. Il peut s'agir d'un matériau plastique ou tout autre matériau présentant la rigidité voulue. Des surfaces internes, mutuellement opposées, des feuilles avant 11F et arrière 12F déterminent l'épaisseur d'un canal de renvoi 16 qui, de préférence comme ici, part sensiblement de la zone de bord de fuite 13 et, qui, depuis une embouchure d'entrée 16A, s'étend en longueur pour déboucher, par une embouchure de sortie 16C, sensiblement au niveau de la zone de bord d'attaque 15 selon une direction d'éjection orientée ici selon ladite direction d'extension 19. Dans d'autres formes de réalisation, le canal de renvoi 16 peut être de longueur moindre que l'extension radiale, ou largeur, de la pale 1, c'est-à-dire qu'il peut ne représenter qu'un tronçon, de position quelconque, du canal 16 tel que décrit ci-dessus.

Comme illustré par la variante selon la figure 6 exposée plus loin, la seconde feuille 12F peut présenter, au niveau de la zone du bord de fuite 13, par rapport à la première feuille 11F, une distance accrue par rapport à celle existant dans le reste de la pale 1, pour ainsi constituer une dite embouchure d'entrée 16A en entonnoir. La figure 5 montre que, pour capter l'air à renvoyer dans le canal de renvoi 16, un déflecteur 50, ici situé à proximité de la zone de bord de fuite 13, y est associé pour qu'ainsi il présente une embouchure captant au moins une partie du flux d'air incident ayant balayé la face avant 11. Le déflecteur 50 comporte une paroi déflectrice 51 agencée pour renvoyer au moins une partie de l'air, ainsi capté, dans l'embouchure d'entrée 16A, présentant ici une direction d'injection orientée selon sensiblement ladite direction 18, c'est-à-dire selon ledit plan d'extension globale des zones de bord de fuite 13 et intermédiaire 14. Le canal de renvoi 16 présente ici les deux fonctions suivantes, sachant que, en variante, il peut ne présenter que l'une quelconque des deux. La première fonction est de renvoyer l'air avec un vecteur vitesse présentant une composante tangentielle motrice. En effet, comme décrit plus haut, la direction 19 d'extension de l'extrémité libre du bord d'attaque 15 est essentiellement tangentielle par rapport à la trajectoire circulaire de cette extrémité. L'embouchure de sortie 16C du canal de renvoi 16 (figure 6) étant ici orientée selon la direction 19, le flux renvoyé est donc associé à un bras de levier, et donc à un couple moteur, qui est sensiblement maximal, c'est-à-dire l'emprise radiale de la pale 1, puisque ce flux est essentiellement tangentiel. La seconde fonction est due au fait que le canal de renvoi 16 présente une largeur s'étendant sur toute la hauteur (longueur axiale) de la pale 1, avec éventuellement des tiges ou nervures entretoises de place en place. Le flux renvoyé selon la direction d'éjection 19 forme ainsi un rideau 15R prolongateur de l'extrémité libre de la zone de bord d'attaque 15, qui augmente ainsi temporairement l'emprise radiale de la pale 1. Sur la figure 2, le rideau 15R est ici sensiblement rabattu de 10 degrés, c'est-à-dire incliné de -190 degrés sur la direction du vent 100, de sorte que cet effet d'emprise ne se manifeste pas encore, puisque le vent atteint le côté radialement externe du rideau 15R. Avec la rotation de la pale 1 avec le châssis 9, le rideau 15R va progressivement prendre une direction à -180 degrés par rapport à la direction du vent 100 et ensuite, au-deçà des -180 degrés, c'est le côté radialement interne du rideau 15R qui est quelque peu tourné vers le vent incident. Le rideau 15R constitue alors un déflecteur, radialement externe, c'est-à-dire un volume lamellaire d'air comprimé. L'air est même ici accéléré par un effet d'entonnoir dû au fait que l'embouchure de sortie 16C est de section transversale inférieure à celle de l'embouchure d'entrée du déflecteur 50. Du fait de l'accroissement de densité ainsi provoqué, et du fait que les molécules d'air renvoyé selon la direction d'éjection 19 et le flux d'air incident (100) ont des vecteurs vitesse présentant des composantes de sens opposés, en se référant à la direction du vent 100, le heurt des molécules respectives provoque une surpression. Ainsi, le rideau 15R fournit une énergie cinétique qui impartit, au flux d'air arrivant selon la direction du vent 100, une composante de vitesse qui en dévoie la trajectoire vers la face avant 11. Comme le rideau 15R est toutefois perméable, en particulier d'épaisseur limitée, on conçoit que l'énergie qu'il fournit au flux incident est limitée, c'est-à-dire que la déflexion est limitée, si bien qu'elle s'effectue essentiellement vers la zone de bord d'attaque 15, et beaucoup moins vers la zone intermédiaire 14. De ce fait, le couple moteur est maximal puisque la zone de bord d'attaque 15 correspond à un bras de levier maximal par rapport à l'axe central 10. Inversement, le flux d'air incident butant sur le rideau 15R constitue, pour celui-ci, une butée lui fournissant un appui plus consistant et donc, par réaction inverse, il en augmente l'efficacité motrice du jet.

De façon générale, le rideau 15R peut être orienté différemment de ce qui a été indiqué ci-dessus, par exemple dans une direction intermédiaire entre la direction d'injection 18 et la direction d'éjection 19 représentée. Par exemple, le canal de renvoi 16 comporte un tronçon aval dont l'embouchure de sortie 16C présente une direction globale d'extension dont la direction de renvoi 19 est inclinée vers l'avant de plus de 45 degrés par rapport à la direction globale d'extension 18, et par exemple de moins de 90 degrés.

En pareil cas, le rideau 15R peut présenter plus tôt, lors de la rotation du châssis 9, son côté radialement interne au vent incident (100), c'est-à-dire que sa plage angulaire de fonctionnement, allant sensiblement jusqu'à la position dessinée de la pale 2, présente une avance angulaire par rapport au cas précédent.

Dans tous les cas, la zone de bord d'attaque 15 présente ainsi une palme, représentée par le rideau 15R, qui en accroît radialement la surface apparente de résistance au vent, sans en augmenter l'encombrement mécanique. On peut aussi prévoir d'engendrer un rideau d'air du même genre, mais à composante de vitesse verticale, sur l'un au moins des deux bords horizontaux, inférieur et supérieur, de largeur de la pale 1. En pareil cas, le canal de renvoi 16 comporte une fente latérale fournissant le rideau d'air à composante axiale, fente alimentée par un déflecteur interne au canal de renvoi 16, par exemple une nervure partiellement longitudinale, qui dévoie une partie de l'air, l'autre partie sortant par l'embouchure de sortie 16C, comme indiqué. Le canal de renvoi 16 présente ainsi une composante axiale, c'est-à-dire selon la longueur de la pale 1. En variante, le canal de renvoi 16 est externe à la pale 1, qui n'est plus alors feuilletée. Il peut en effet être prévu un conduit de même fonction, courant sur la face avant 11 ou la face arrière 12. Une telle solution, même si elle peut paraître moins efficace, permet une mise à niveau technique d'éoliennes classiques. On notera en effet que, pour la pale 1, le canal de renvoi 16 a un effet autonome, c'est-à-dire que sa prise d'air est au niveau de la pale 1 et que ses deux effets, de propulsion par réaction et de rideau formant palme, agissent sur cette même pale 1. De ce fait, le canal de renvoi 16 peut aussi être prévu en l'absence de déflecteur 40, fonctionnellement associé à la pale aval 2. Dans chacune des deux formes de réalisation des figures 4 et 5, le dispositif de déflexion 40 et le déflecteur 50 sont coexistants, et même intégrés en une seule structure, c'est-à-dire qu'ils ont en commun une même paroi de captation d'air 41 ou 51, délimitant respectivement le tronçon de canal amont 44 et un tronçon homologue 54. Ainsi, sur la figure 4, la paroi de captation d'air 41, alimentant le canal de 44, 45, sert aussi à alimenter un dit canal 16 qui y est prévu.

De même, sur la figure 5, la paroi déflectrice 51, alimentant le canal de renvoi 16, sert aussi à alimenter un tronçon de canal d'éjection aval 55, homologue du tronçon de canal aval 45 et délimité par une paroi de guidage arrière opposée 52 sensiblement rectiligne.

Il est ainsi formé une canalisation en Y, avec arrivée par la branche de gauche, renvoi radial par la branche de droite, et éjection arrière par le tronc. Au niveau du point de jonction des branches du Y, il peut être prévu un dispositif de commutation de flux d'air agencé pour régler un rapport, de répartition d'air capté, entre, d'une part, le flux d'air éjecté selon ladite direction d'éjection de l'air 49, par le tronc du Y, et, d'autre part, ladite au moins une partie d'air renvoyée dans l'embouchure d'entrée 16A du canal de renvoi 16, c'est-à-dire la branche de droite du Y. Il peut ainsi être prévu un clapet monté rotatif sur un axe transversal situé dans le sommet du tronc du Y et perpendiculaire aux deux branches, le clapet pouvant pivoter dans une plage angulaire lui permettant d'atteindre chacune des deux parois opposées des tronçons inférieurs des deux branches, ou au moins de s'en approcher suffisamment, pour ainsi obturer au moins partiellement l'une de celles-ci. L'optimisation du dit rapport peut être effectuée de façon continue et cyclique lors de chaque tour, par exemple par un actionneur du clapet, tel qu'un micro-moteur électrique associé à une paire de pignons. En variante, il peut être prévu un montage à guillotine, c'est-à-dire une plaque située dans un plan sensiblement perpendiculaire au plan global du Y et coulissant à la base des deux branches pour démasquer progressivement le passage de l'une tout en masquant le passage de l'autre. La commande de chacun des trois micro-moteurs respectivement associés aux pales 1, 2, 3 peut lui parvenir par une liaison sans fil, par exemple radio ou infrarouge, ou encore par une liaison filaire traversant un connecteur électrique, porté, par exemple, par l'embase 6, comportant plusieurs pistes conductrices circulaires au niveau d'un palier général portant l'axe central 10, le châssis 9 comportant des frotteurs ou curseurs associés aux pistes respectives, ou inversement. La commande ci-dessus est engendrée par un dispositif gestionnaire central recevant l'indication de direction fournie par la girouette, pour ainsi optimiser le rapport pour chaque position azimutale de la pale 1, 2, 3 considérée lors de la rotation du châssis 9 autour de l'axe central 10. Dans cet exemple, la figure 7, qui est une coupe transversale illustrant la zone de bord de fuite 13, montre qu'il est prévu un élément de déflexion 70, ici situé à proximité de la zone de bord de fuite 13 pour y être associé. L'élément de déflexion 70 comporte un tronçon ou paroi amont 76 constituant un déflecteur "arrière", situé en regard de la face arrière 12 pour capter au moins une partie d'un flux d'air incident ayant balayé la face arrière 12, et comporte une paroi aval déflectrice 77 constituant un tronçon renvoyant, dans l'embouchure d'entrée 16A du canal de renvoi 16, selon une direction d'injection représentant la direction 18, au moins une partie de l'air capté par la paroi amont de captation 76. Le montage et le principe de fonctionnement sont semblables à ce qui a été exposé pour le dispositif de déflexion 50, hormis le fait que c'est la face arrière 12 qui est concernée, c'est-à-dire que l'élément de déflexion 70 est fonctionnel lorsque la pale 1 remonte au vent, la face arrière 12 étant donc alors face au vent. La figure 6 représente une variante illustrant les trois types de déflexion, à savoir a) le dispositif de déflexion 40 vers l'arrière, par le tronçon aval 45 de la figure 4, b) le déflecteur 50 de déviation vers l'embouchure d'entrée 16A du canal de renvoi 16 de la figure 5, et, c) l'élément de déflexion 70, de la figure 7, aussi vers l'embouchure d'entrée 16A. L'embouchure d'entrée 16A est ainsi quasiment alimentée en permanence, c'est-à-dire en alternance par le tronçon amont 41 et par le tronçon amont 76 qui captent l'air de la face avant 1l, respectivement arrière 12, et en défléchissent la trajectoire vers l'embouchure d'entrée 16A. Comme indiqué tout au début, chacun des trois types de déflexion pourrait exister de façon autonome, c'est-à-dire même si l'un ou les deux autres montages pour les autres types n'était pas prévu. Dans cet exemple, la présence des trois types de montage présente un effet de synergie car des éléments de déflexion et de guidage sont communs. On retrouve ainsi, sur la figure 6, un dit dispositif de déflexion, ici référencé 60, à paroi de déflexion et de guidage 61, 61A , à tronçon amont de déflexion 61 et à tronçon aval de guidage 61A. On y retrouve de même un dit déflecteur "avant" (50), dont le tronçon amont 61 ci-dessus sert aussi à renvoyer l'air de la face avant 11 vers l'embouchure d'entrée 16A du canal de renvoi 16. On y retrouve aussi un dit déflecteur amont, dit "arrière", (76, 77), à paroi amont de captation 66 et à paroi déflectrice aval 67.

Ainsi, deux au moins parmi le groupe constitué par le dispositif de déflexion 40, le déflecteur 50 et l'élément de déflexion 70 ont en commun une même paroi, de captation d'air 41, 51 ou de guidage 41A, 51A, 61A. La figure 6 montre aussi qu'il peut être prévu qu'une face radialement interne 92 d'une aile de type Darius 91 soit disposée sur le trajet du flux d'air de renvoi issu du canal de renvoi 16 selon la direction de renvoi 19. A chaque pale 1, 2, 3 est respectivement associée une telle aile 91, présentant, en vue de face radiale par rapport à l'axe central 10, un profil sensiblement rectangulaire allongé verticalement, et un profil en coupe transversale qui est effilé selon une direction tangentielle par rapport à l'axe central 10, comme illustré. Le flux d'air intense ainsi produit sur la face radialement interne 92 provoque une dépression sur une face radialement externe 93 et accroît ainsi virtuellement la taille de la pale 1. L'aile 91 présente, dans la position dessinée, un bord d'attaque 94 opposé à un bord de fuite 95, plus proche de la pale 1. La figure 8 est une variante de la figure 6, dans laquelle le déflecteur 60, ici référencé 80, comporte un carénage avant 88, qui recouvre un dit canal d'éjection, ici référencé 84, 85, et un carénage arrière 89 qui recouvre un dit élément déflecteur, ici référencé 86, 87. Le carénage sert à réduire la résistance au vent car la zone de bord de fuite 13 déborde ici du côté gauche de l'axe central 10, provoquant ainsi un léger couple résistant.

La pale 1 peut être intégrée dans une éolienne de type Savonius, comme exposé. Un ou plusieurs de ses trois types de montage déflecteur exposés ci-dessus peut aussi être intégré dans une éolienne de type à axe horizontal en position fonctionnelle. Dans ce dernier cas, les pales seront au besoin décalées axialement pour que la pale aval 2 se trouve sur la direction d'éjection 49 du tronçon aval 45 du canal d'éjection 44, 45. 7.1 Description de diverses variantes de mécanismes formant cames de commande de pivotement des pales sur le châssis La figure 9 est une vue schématique en coupe radiale représentant un disque de girouette 8, expliqué plus loin, et la plaque radiale 9A, ici circulaire, de la partie inférieure associée du châssis 9, illustrant une variante dans laquelle chaque pale 1, 2, 3 comporte un axe de pale, respectivement 1X, 2X, 3X, parallèle à l'axe central 10, qui est monté rotatif sur deux paliers opposés du châssis 9, à savoir un palier inférieur, en outre axialement porteur, respectivement 1PL, 2PL, 3PL, et un palier supérieur (au-dessus du plan de la figure 9). L'axe de pale 1X, 2X, 3X est situé, par rapport aux bords inférieur et supérieur de la pale 1, 2, 3 concernée, dans une position telle que, compte tenu de la plage angulaire de pivotement de la pale 1, 2, 3 par rapport au châssis 9, il n'y ait pas de heurt entre ces divers éléments. Lors de la rotation du châssis 9, chaque axe de pale 1X, 2X, 3X et chaque palier 1PL, 2PL, 3PL suit une trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. La position azimutale avant 9AV et la position azimutale arrière 9AR séparent la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C en deux demi-cercles. Ainsi, un demi-cercle de droite, à droite de l'axe central 10, côté moteur, de trajectoire de descente au vent 9D, et un demi-cercle de gauche, à gauche de l'axe central 10, côté freinant, de trajectoire de remontée au vent 9G, sont séparés par un axe virtuel 10V "nord-sud", servant ici de référence géométrique, parallèle à la direction du vent 100 et traversant l'axe central 10 en passant par la position azimutale avant 9AV et la position azimutale arrière 9AR. Pour chaque pale 1, 2, 3, un dispositif associé à l'un des deux paliers considérés, ici le palier 1PL, autorise, voire provoque, un pivotement de la pale 1 ici considérée dans une plage d'environ 90 degrés par rapport à la plaque 9A, ceci dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre en partant de la position représentée sur la figure 2. Ainsi, lorsque l'axe de pale 1X se trouve sur la trajectoire de descente au vent 9D, la pale 1 présente l'orientation angulaire voulue pour être motrice, c'est-à-dire sensiblement selon une direction perpendiculaire à la direction du vent 100. Par contre, la pale 2 s'étend selon une direction orientée à 180 (ou 0) degrés, par rapport à la direction du vent 100, lorsqu'elle occupe sensiblement la position azimutale arrière 9AR, et lorsque la rotation du châssis 9 va la faire remonter au vent. Lors du parcours du demi-cercle de trajectoire de remontée au vent 9G, ou au moins sur une partie de cette trajectoire, la pale 2 est alors maintenue selon une orientation fixe par rapport à la direction du vent 100, ou, dans le même but, autorisée à faseyer. Ainsi, malgré la rotation du châssis 9, elle conserve son orientation ci-dessus à 180 degrés, de prise minimale au vent, en tournant en sens inverse sur le châssis rotatif 9 pour présenter une surface apparente minimale de résistance au vent.

Lorsque la pale 1, 2, 3 considérée atteint sensiblement la position azimutale avant 9AV, "nord", ici sensiblement occupée par la pale 2 à proximité de l'axe virtuel 10V, un mécanisme de rappel la ramène dans la position angulaire fonctionnelle par rapport au châssis 9. Le mécanisme de rappel détecte donc la direction du vent 100. Diverses solutions sont offertes à cet effet. Il peut, par exemple, s'agir d'une girouette qui va fournir une indication mécanique ou électrique. L'indication mécanique peut, par exemple, être fournie par un index porté par un bras ou un dit disque de girouette 8, commandé en pivotement par une dérive, non représentée, de détection de la direction du vent 100. Le disque de girouette 8 est par exemple d'axe géométrique coaxial avec l'axe central 10, et axialement en regard d'un côté ou de l'autre de la plaque 9A. Ainsi, chaque fois qu'un palier 1PL, 2PL, 3PL passe par la position azimutale avant 9AV, un tronçon d'extrémité de l'axe de pale 1X, 2X, 3X considéré vient se coupler à l'index. Par exemple, le tronçon d'extrémité de l'axe de pale 1X, 2X, 3X comporte une couronne dentée, c'est-à-dire un pignon 1P, qui vient en prise avec au moins une dent de crémaillère, linéaire ou en arc de cercle sensiblement axé sur l'axe central 10, formant une sorte de pignon 8PG constituant un dit index, angulairement fixe ou au moins freiné. Le pignon 8PG est ici dessiné arbitrairement en position "ouest", alors qu'en fait il peut être prévu, en nombre voulu, pour toute position azimutale où un pivotement est souhaité, par exemple "nord" et "sud", ou en plusieurs points de chaque trajectoire de remontée ou de descente au vent 9G, 9D, pour rétablir l'orientation azimutale voulue de la pale 1, 2, 3 considérée. L'ensemble des pignons 8PG constitue ainsi une sorte de came répartie. Le pignon 8PG est donc une butée passive constituant toutefois l'élément moteur, menant, et le pignon 1P, 2P, 3P, angulairement solidaire de la pale respectivement 1, 2, 3, est le pignon mené. Le pignon 8PG peut être porté par un support élastique, par exemple un tampon de caoutchouc ou de matériau plastique alvéolaire, ou encore un ressort, pour lui permettre de reculer lorsque le pignon 1P, ou autre, vient au contact et que, par accident, il se produit un arc-boutement de deux dents opposées.

La girouette 8 sert ainsi de point d'appui, à position angulaire prédéterminée, pour provoquer le basculement de la pale 1, 2, 3 vers sa position azimutale fonctionnelle. La girouette 8 présente l'inertie voulue pour conserver sensiblement son orientation, c'est-à-dire pour constituer une butée angulaire efficace, ceci par une masse suffisante ou par un dispositif de freinage visqueux en rotation, c'est-à-dire un intégrateur s'opposant à tout changement brusque de l'orientation, tout en permettant d'atteindre finalement toute autre orientation si la direction du vent 100 tourne. On peut ainsi prévoir un canal en cercle, d'axe central 10, rempli d'un liquide visqueux dans lequel trempe une ailette, radiale et axiale par rapport à l'axe central 10, d'un bras de girouette 8.

Selon un autre exemple, la girouette ne sert qu'à fournir la référence angulaire voulue, c'est-à-dire l'azimut de direction d'arrivée du vent (100), pour commander un actionneur de rappel de la pale 1, 2, 3 vers la position fonctionnelle voulue. La girouette peut ainsi comporter quelques capteurs de pression d'air orientés selon diverses directions azimutales et commandant un processeur électronique qui compare les indications de pression respectives, c'est-à-dire les diverses composantes de vecteur vitesse du vent, pour en déduire la direction du vent 100. L'actionneur comporte, par exemple, pour chaque pale 1, 2, 3, une paire de pignons, respectivement mené tel que le pignon 1P, et menant tel que le pignon 8PG, alors nécessairement rotatif. En effet, le pignon 8PG n'est plus, pour le pignon 1P, une butée de position azimutale fixe mais un organe actif d'entraînement en pivotement, qui agit aux instants voulus, ces instants étant déterminés d'après la position azimutale instantanée de l'actionneur, déterminée d'après, d'une part, la direction du vent 100, obtenue par les mesures des capteurs de pression et, d'autre part, la position azimutale d'implantation de l'axe de pale 1X sur le châssis 9. La commande de l'actionneur est donc alors temporelle.

Le pignon menant 8PG est donc ici en trois exemplaires portés, par la plaque 9A et non plus par le disque de girouette 8, à proximité de respectivement chacun des paliers 1PL, 2PL, 3PL, chaque pignon mené, tel que le pignon 1P, étant commandé par un moteur, par exemple électrique et pas à pas. Les deux pignons 1P, 8PG de chaque paire peuvent être en prise permanente, si le moteur associé est prévu pour autoriser, ou commander, le pivotement progressif de la pale 1, 2, 3 sur sa trajectoire de remontée au vent 9G, c'est-à-dire qu'elle y reste "en drapeau", en permettant ou non qu'elle faseye. Outre la réduction de la résistance au vent des pales 1, 2, 3 qui se trouvent sur la trajectoire de remontée au vent 9G, réduction obtenue par le pivotement des pales 1, 2, 3 sur le châssis 9, commandé selon la position azimutale de chaque pale 1, 2, 3, il peut aussi, indépendamment et inversement, être prévu d'optimiser une valeur maximale de surface apparente de résistance au vent de la pale 1, 2, 3 qui est active. On peut ainsi temporairement faire tourner, ici dans le sens des aiguilles d'une montre, la pale 1 de par exemple une avance de 20 à 40 degrés, alors qu'elle vient de passer par la position azimutale avant 9AV et qu'elle commence donc à être légèrement motrice, c'est-à-dire sensiblement à mi-distance entre les positions des pales 1 et 3 sur la figure 2. La face avant 11 de la pale 1 devenant motrice se trouve ainsi, d'emblée, nettement tournée vers l'avant, c'est-à-dire que l'angle d'incidence du vent selon la direction 100 s'accroît et que la surface apparente de résistance au vent est ainsi accrue. A mesure que tourne le châssis 9, l'avance angulaire ci-dessus est réduite d'autant et se transforme finalement en un retard lorsque la pale 1 s'approche de la position azimutale arrière 9AR. La pale 1 tend ainsi à conserver, sur toute la trajectoire de descente au vent 9D, une extension transverse maximale par rapport à la direction du vent 100, donc une emprise maximale.

La figure 10 est une vue très schématique, en coupe axiale selon l'axe central 10, illustrant la forme d'un cliquet 1K qui verrouille, par rapport à la plaque de châssis 9A, la position ou orientation angulaire de l'axe de pale 1X lorsque le pignon mené 1P n'est pas couplé au pignon menant 8PG porté par le disque de girouette 8. Les pignons 1P et 8PG ainsi que le cliquet 1K sont situés dans une tranche d'espace en forme de disque radial, comprise entre la plaque inférieure 9A et le disque de girouette 8. Le cliquet 1K comporte une lame élastique 1KL dont un tronçon d'extrémité est fixé à une face inférieure de la plaque 9A et dont un appendice de verrouillage 1V, ici d'extrémité opposée, vient se loger dans une cavité ménagée ici dans une face inférieure du pignon mené 1P, le verrouillant donc dans la position angulaire considérée. La cavité peut être une gorge séparant classiquement deux des dents du pignon mené 1P. La lame 1KL porte, à une extrémité libre ou, comme ici, en position intermédiaire, une patte de commande 1KP à extension sensiblement radiale par rapport à l'axe central 10, c'est-à-dire parallèle au plan du disque de girouette 8. La patte de commande 1KP présente une surface de contact menée, tournée vers le haut, c'est-à-dire vers ladite face inférieure, et à distance radiale déterminée de l'axe central 10. De façon duale, le disque de girouette 8 porte en regard, donc à la même distance radiale, une piste menante 8PM, en couronne ou segments de couronne tournée vers le bas, et dont le niveau de hauteur axiale, en référence à l'axe central 10, d'un point courant varie selon la position azimutale par rapport à l'axe central 10. Précisément, dans les secteurs angulaires du disque de girouette 8 contenant un pignon menant du type du pignon 8PG, la piste menante 8PM est à une hauteur réduite, afin d'écraser axialement la patte de commande 1KP sur une longueur axiale suffisante pour que, compte tenu de la position intermédiaire de la lame 1KL, l'appendice 1V sorte de la cavité associée. En dehors de tels secteurs, la piste menante 8PM est à un niveau suffisamment haut pour interdire une telle libération. La piste menante 8PM peut donc en fait se limiter aux secteurs d'inhibition de l'action du cliquet 1K, avec toutefois une rampe de prise de contact située à une extrémité de prise de contact, de la piste menante 8PM ou de la patte de commande 1KP. Il peut toutefois être prévu que le patte de commande 1KP reste emprisonnée, avec ajustement, dans un canal à position axiale ondulant en hauteur, défini par la couronne menante 8PM qui la surplombe et une couronne opposée inférieure qui, inversement, sert à confirmer la position de verrouillage dans les autres secteurs. En pareil cas, la lame 1KL, qui comporte ainsi une patte curseur formant tirette manoeuvrée dans les deux sens axiaux, peut être rigide, et la cavité de verrouillage peut être traversante ou de profondeur suffisante pour tolérer des incertitudes de position de la lame 1KL, par exemple dues aux vibrations.

La piste ou couronne menante 8PM inhibe donc cycliquement la fonction du cliquet 1K de verrouillage angulaire et autorise ainsi la manoeuvre de pivotement de la pale 1 chaque fois qu'elle occupe une position azimutale prédéterminée par rapport à la direction du vent 100. En variante, l'effet de came ainsi obtenu, par modulation de la position axiale d'un point courant de la piste menante 8PM, peut aussi être obtenu par une modulation radiale, avec deux pistes sensiblement cylindriques et un cliquet s'engageant par exemple dans la gorge séparant deux des dents du pignon mené 1P. La figure 11 est une vue en coupe radiale homologue de la figure 9, illustrant une variante du mécanisme de commande de rotation des pales 1, 2, 3, lorsqu'elles atteignent certaines positions azimutales du châssis 9. Les pales 1, 2, 3 (représentées à taille réduite pour la clarté du dessin) étant montées de façons homologues, seul le montage de la pale 1 va être exposé. La pale 1 est encore montée pivotante sur la plaque 9A par son axe de pale 1X, qui, avec la rotation du châssis 9, suit une trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. La figure 12 montre que l'axe de pale 1X se prolonge, sous le palier 1PL de la plaque 9A qu'il traverse, par deux segments en manivelle 1M dont une extrémité libre, inférieure, s'épanouit en un patin de pale 1PT, qui occupe ainsi une position radialement déportée, d'une valeur prédéterminée, par rapport à l'axe géométrique du palier 1PL.

Pour la simplicité de l'exposé, la direction angulaire de déport du patin de pale 1PT est ici choisie selon la direction d'extension globale de la zone de bord de fuite 13, c'est-à-dire que le patin de pale 1PT est dans le prolongement axial de la zone de bord de fuite 13, c'est-à-dire sensiblement dans le plan d'extension de celle-ci. Le patin de pale 1PT est guidé par une piste came, ici sous forme de rainure en boucle 8RB ménagée dans le disque de girouette 8, situé axialement sous la plaque 9A. De façon duale, le patin de pale 1PT peut être une fourche guidée par une nervure. Comme illustré, la majeure partie de la moitié de la rainure en boucle 8RB située à droite de l'axe virtuel 10V, c'est-à-dire le secteur moteur, est située côté interne au cercle de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, et, précisément, à une distance de consigne (flèches), mesurée selon une direction "est", horizontale sur la figure 11, perpendiculaire à la direction du vent 100, "nord", distance de consigne qui reste constante, et, précisément, égale à la valeur de distance de déport axial du patin de pale 1PT. De la sorte, la pale 1, motrice, conserve, en reculant, son orientation perpendiculaire à la direction du vent 100, donc une emprise maximale. A gauche de l'axe virtuel 10V, la pale 1 devant remonter au vent, la rainure en boucle 8RB est située sous le point homologue de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, et à ladite distance voulue (flèches), c'est-à-dire que la pale 1 est sensiblement parallèle à la direction du vent 100, la zone de bord d'attaque 15 étant en avant. La pale 1 a ainsi pivoté d'un quart de tour dans le sens opposé à celui de la rotation du châssis 9. En variante, la rainure en boucle 8RB est située au-dessus (pointillés) du point courant ci-dessus et, alors, c'est la zone de bord de fuite 13 qui occupe la position avant sur la trajectoire de remontée au vent 9G. Sur la moitié supérieure de la figure 11, il est important de noter que, bien que la rainure en boucle 8RB (trait plein) soit partout en dessous de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, cette caractéristique n'est pas déterminante par elle-même pour déterminer l'orientation de la pale 1. En effet, comme indiqué, pour la trajectoire de remontée au vent 9G, la distance de consigne est respectée selon la direction nord-sud, verticale sur la figure 11, c'est-à-dire la direction du vent 100, alors que, pour la trajectoire de descente au vent 9D, c'est la direction horizontale, "est", perpendiculaire à la direction du vent 100, qui sert de référence pour la distance de consigne. La trajectoire circulaire d'axes de pales 9C et la rainure en boucle 8RB présentent ainsi une distance "directe", c'est-à-dire un écart "au plus court", dont la valeur, et éventuellement le signe, "ondulent" sur un tour. Précisément, si l'on considère une orientation purement radiale par rapport à l'axe central 10, la valeur de consigne se retrouve vérifiée selon une telle orientation radiale, en trois points cardinaux spécifiques, "sud", "nord" et "est", de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. Le premier point se trouve à proximité de la position azimutale arrière 9AR, c'est-à-dire la position "sud", le patin de pale 1PT étant orienté de façon externe à la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. On peut donc considérer que c'est une valeur d'extremum bas de l'écart (flèche descendante). On retrouve ce même écart, de même signe, en position azimutale avant 9AV, c'est-à-dire en position "nord". Ces deux positions azimutales opposées d'extremum sont donc voisines de l'axe virtuel 10V. Cette même valeur se retrouve aussi dans la position motrice de droite, à environ 90 degrés (flèche horizontale) par rapport à la direction du vent 100, c'est-à-dire en position "est", à distance maximale de l'axe virtuel 10V. La courbe de gauche en pointillés est donc une variante pour laquelle le décalage, par rapport à la trajectoire de remontée au vent 9G, est vers le haut. Les deux flèches verticales descendantes évoquées ci-dessus ont alors pour homologues deux flèches montantes sud-nord. Il est aussi possible d'utiliser une portion de l'une des courbes de gauche et de poursuivre la remontée au vent selon l'autre courbe de gauche, c'est-à-dire que la pale 1 pivotera d'un demi-tour lors du parcours d'un tronçon intermédiaire. Dans le reste du parcours de la pale 1, c'est-à-dire hormis les trois points cardinaux spécifiques ci-dessus, la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C est donc séparée de la rainure en boucle 8RB par une distance variable qui est toujours inférieure à la distance de consigne, puisque, alors, la distance de consigne est mesurée selon une direction oblique par rapport à la radiale locale. L'intérêt de faire remonter au vent la pale 1 en présentant la zone de bord d'attaque 15 en position avant est que, dès que la position azimutale avant 9AV est dépassée, par passage sur la trajectoire de descente au vent 9D, le vent atteint la face avant 1l, ce qui facilite ainsi le pivotement, commandé par la rainure en boucle 8RB, de presque un quart de tour pour qu'ainsi la pale 1 prenne son orientation pleinement fonctionnelle et devienne totalement motrice. Il n'y a donc pas de risque de grippage dans la rainure en boucle 8RB. Dans l'autre cas, où c'est la zone de bord de fuite 13 qui remonte en avant, le vent produit, lors ce pivotement de mise en orientation fonctionnelle sur la trajectoire de descente au vent 9D, un couple s'opposant à ce pivotement autour de l'axe de pale 1X, mais qui, toutefois, est un couple moteur pour le châssis 9 vis-à-vis de l'axe central 10. La figure 13 est formée d'une figure principale 13A et de deux figures annexes 13B et 13C. La figure 13A est une vue en coupe radiale, homologue de la figure 11, illustrant une autre variante, dans laquelle la rainure en boucle 8RB est remplacée par une rainure de remontée au vent 81, ici rectiligne en vue de face telle que dessinée, située aussi sur le disque de girouette 8. La rainure de remontée au vent 81 est disposée de façon à, ici, s'étendre parallèlement à la direction du vent 100, sur une longueur un peu supérieure à une valeur de diamètre du cercle de trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, c'est-à-dire pour permettre un coulissement de remontée au vent sur une longueur de valeur voisine de celle de ce diamètre. La rainure de remontée au vent 81, qui peut occuper toute position décalée par rapport à l'axe virtuel 10V, est située ici sur cet axe virtuel 10V, donc dans une position radiale par rapport à l'axe central 10, c'est-à-dire centrée par rapport à la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. La rainure de remontée au vent 81 sert de guide à un chariot ou coulisseau 8K en forme de deux T, ou L, ici couchés et tête-bêche à barres confondues, définissant la forme d'une croix à axe vertical. Le coulisseau 8K comporte ainsi un corps porteur, formé par une barre guidée de remontée au vent 82 qui constitue les branches de T et dont deux extrémités opposées sont ici munies de deux pions de guidage respectifs 821, 822 coulissant dans la rainure de remontée au vent 81. La barre guidée de remontée au vent 82 porte, solidaire, une première aile "est-ouest" ou premier tronc de remontée au vent 8T1. Le premier tronc de remontée au vent 8T1, de longueur ici sensiblement égale à une valeur de rayon de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, conserve ainsi une orientation à 90 degrés par rapport à celle de la rainure de remontée au vent 81, et donc aussi par rapport à la direction du vent 100. Symétriquement, il peut être prévu, comme implicitement évoqué ci-dessus, que la barre guidée de remontée au vent 82 porte une seconde aile "ouest-est", le premier tronc de remontée au vent 8T1 se prolongeant par une seconde aile constituant un second tronc de descente au vent 8T2, appartenant au second T. Dans un premier temps de l'exposé, on supposera que ce dernier est absent. Comme la direction du vent 100 constitue, à travers le disque girouette 8, un repère de base de direction azimutale pour l'ensemble du mécanisme, on peut considérer que la direction 100 d'arrivée du vent constitue une référence absolue pour les orientations des éléments ci-dessus. Ainsi, la rainure de remontée au vent 81 et la barre guidée de remontée au vent 82 présentent une direction d'orientation azimutale "sud-nord" de 0 degré, alors que le premier tronc 8T1 présente une direction d'extension "est-ouest" à azimut de 90 degrés. Les valeurs de chacune de ces deux directions azimutales peuvent toutefois être différentes des valeurs respectives ci-dessus, dans la mesure où elles sont mutuellement différentes, c'est-à-dire offrent deux degrés de liberté en translation, rectiligne ou non, c'est-à-dire dans un plan. L'axe de pale 1X comporte un tronçon d'extrémité inférieur constituant un patin de pale 1PT, de guidage ici en coulissement pur, c'est-à-dire exempt de tout jeu latéral qui permettrait une rotation par rapport à la direction de l'axe géométrique de l'axe de pale 1X, donc un patin de pale 1PT dont le corps est de section transversale ajustée, ici allongée à cet effet. De façon complémentaire, le premier tronc 8T1 comporte, longitudinalement, une première rainure de coulissement transversal 861, par rapport à la direction du vent 100.

Comme le montre la figure 13B, qui en est une vue de dessus partielle agrandie, la première rainure de coulissement transversal 861 présente une échancrure latérale 86E, "d'armement", ménagée dans un bord arrière 86R, "sous le vent", c'est-à-dire inférieur sur la figure 13A ou 13B, permettant au patin de pale 1PT de se coupler à la première rainure de coulissement transversal 861 lorsque la pale 1 débute sensiblement son parcours sur la trajectoire de remontée au vent 9G. L'échancrure 86E, ainsi ouverte à l'opposé de la direction du vent 100, est donc située à peu de distance à gauche de l'axe virtuel 10V. Dans cette position azimutale, un peu supérieure à 180 degrés, sur la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, de passage en position de couplage, le patin de pale 1PT est donc prévu pour être orienté parallèlement à la direction d'extension de la première rainure de coulissement transversal 861. Le bord de fuite 13 de la pale 1 est alors en position avant, contrairement au dessin, qui correspond à la variante dans laquelle le second tronc de descente au vent 8T2 est effectivement prévu, comme expliqué plus loin. Le châssis 9 poursuivant sa rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, l'axe de pale 1X, et donc aussi le patin de pale 1PT, est d'abord repoussé selon une direction de tangente locale à la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, c'est-à-dire avec une première composante, à direction opposée à la direction du vent 100, pour remonter au vent, vers le haut de la figure 12, et avec une seconde composante l'écartant de l'axe virtuel 10V. La seconde composante fait ainsi coulisser le patin de pale 1PT dans la première rainure de coulissement transversal 861, en l'écartant de l'axe virtuel 10V. La pale 1, angulairement solidaire du patin de pale 1PT, reste ainsi, lors du parcours de sensiblement toute la trajectoire de remontée au vent 9G, orientée selon un angle d'azimut de 0 (ou 180) degrés, défini par la direction d'extension qu'elle présentait en position extrême reculée, c'est-à-dire lors du couplage du patin de pale 1PT. Lorsque le châssis 9 a effectué sensiblement un demi-tour, la pale 1 occupe donc la position azimutale avant 9AV et le patin de pale 1PT est alors revenu à proximité de l'axe virtuel 10V. Pour que la pale 1 prenne une orientation fonctionnelle, de prise au vent à azimut d'environ 90 degrés, lors du parcours de la trajectoire de descente au vent 9D, le patin de pale 1PT doit se dégager de la première rainure de coulissement transversal 861. A cet effet, on peut prévoir qu'un bord "au vent" 86V, ou avant, supérieur sur la figure 13A, de la première rainure de coulissement transversal 861 occupe alors une position axialement abaissée, l'éloignant de la plaque 9A. La rainure de remontée au vent 81 présente alors un tronçon d'extrémité supérieure, c'est-à-dire côté d'arrivée du vent (100), qui forme une rampe descendante, vers le dessous du plan de la figure 13, c'est-à-dire que le coulisseau 8K descend légèrement selon la direction de l'axe central 10. En variante, la rampe ci-dessus est omise et le patin de pale 1PT est monté sur l'axe de pale 1X de façon articulée ou élastique de façon à pouvoir remonter axialement par rapport à l'axe central 10 pour s'éloigner du disque de girouette 8 et ainsi se dégager de la première rainure de coulissement transversal 861. Un mécanisme à came, par exemple du genre de celui de la figure 10, commande la remontée du patin de pale 1PT lorsque la pale 1 occupe la position azimutale voulue sur la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. On notera que, si l'on souhaite toutefois moduler la direction d'extension de la pale 1, par exemple pour que, en fin de trajectoire de remontée au vent 9G, elle commence à pivoter vers l'orientation fonctionnelle voulue, on peut prévoir que la rainure de remontée au vent 81 soit courbe. On peut aussi prévoir que la première rainure de coulissement transversal 861 soit courbe. En variante, au moins un tronçon d'extrémité libre du premier tronc 8T 1 et / ou du second tronc 8T2 est télescopique. La rainure de remontée au vent 81 peut aussi servir de rainure de descente au vent, si le second tronc de descente au vent 8T2 est prévu. Il s'étend dans le prolongement du premier tronc de remontée au vent 8T1, et précisément à droite à l'axe virtuel 10V, pour assurer une fonction homologue à celle du premier tronc de remontée au vent 8T1, mais alors avec un couplage angulaire différent avec l'axe de pale 1X, c'est-à-dire tourné de 90 degrés environ pour que la pale 1 soit alors transverse au vent, donc à azimut d'environ 90 degrés. Le second tronc de descente au vent 8T2 comporte, longitudinalement, une seconde rainure de coulissement transversal 862 prolongeant la première rainure de coulissement transversal 861. Un intérêt supplémentaire de la présence du second tronc de descente au vent 8T2 est que l'axe de pale 1X va pouvoir rester couplé en permanence, tous azimuts, au mécanisme ainsi constitué, c'est-à-dire que l'échancrure latérale 86E d'entrée et la sortie par le bord avant 86V peuvent être omises. Il s'ensuit qu'il est alors inutile de prévoir un mécanisme spécifique de renvoi du coulisseau 8K vers la position azimutale arrière 9A, tel qu'un doigt axial porté par la plaque 9A. Pour permettre le pivotement d'un quart de tour du patin de pale 1PT en passant de la première rainure de coulissement transversal 861 à la seconde rainure de coulissement transversal 862, chacune des première et seconde rainures de coulissement transversal 861 et 862 est dédoublée en une paire de rainures de coulissement transversal 861A, dite "avant", et 861B, dite "arrière" et, respectivement, 862A, dite "avant", 862B, dite "arrière". Tout comme précédemment, les appellations "avant" et "arrière" font référence à la direction d'arrivée du vent 100. Les premières rainures de coulissement transversal 861A et 861B sont mutuellement parallèles et guident chacune un pion de guidage respectif du patin de pale 1PT, à savoir un premier pion 1P1, avant, et un second pion 1P2, arrière.

Le corps du patin de pale 1PT présente ainsi une forme quelconque et est hors de contact avec les premières rainures de coulissement transversal 861A et 861B. Le guidage voulu est assuré par les premier et second pions 1P1, avant, et 1P2, arrière, séparés d'un distance supérieure à l'écartement entre les premières rainures de coulissement transversal 861A et 861B, cette distance y étant ici bien supérieure. Les premier et second pions lPl et 1P2 sont ainsi à des distances déterminées nettement différentes de l'axe virtuel 10V, le premier pion 1P1, avant, en étant à la distance la plus grande. Une direction azimutale de référence, représentée par une flèche F1, allant du premier pion lPl au second pion 1P2, est ainsi parfaitement définie, ici sensiblement transversale, c'est-à-dire peu inclinée sur les directions d'extension parallèles des première et seconde rainures de coulissement 861A, 861B. Pour cette direction de référence prédéterminée, la pale 1 présente l'orientation azimutale voulue "nord-sud", parallèle à la direction du vent 100. Ce n'est donc plus la forme du corps du patin de pale 1PT qui détermine son orientation par rapport à la paire de premières rainures de coulissement transversal 861A, 861B, mais, comme la longueur de la flèche Fl est prédéterminée, c'est la distance, ici fixe, entre ces rainures, qui détermine cette orientation (flèche Fl) du corps du patin de pale 1PT, et donc de la pale 1. Cette dernière propriété est exploitée pour les secondes rainures de coulissement transversal 862A, 862B. Pour la simplicité de l'exposé, on suppose que la seconde rainure de coulissement transversal 862A, avant, est rectiligne et constitue un prolongement de la première rainure de coulissement transversal 861A, avant. Par contre, près à l'axe virtuel 10V, zone dans laquelle doit s'effectuer la modification d'orientation azimutale de la pale 1, un tronçon de raccordement, de transition entre les première et seconde rainure de coulissement transversal 861B, 862B, arrière, impose, au second pion 1P2 passant de la première (861B) à la seconde (862B) rainure de coulissement transversal, arrière, une trajectoire dévoyée, qui l'écarte de façon accrue de la seconde rainure de coulissement 862A, avant. La figure 13C montre ainsi que, en passant de gauche à droite de l'axe virtuel 10V, le premier pion 1P1, situé dans un coin en haut et à gauche du patin de pale 1PT, reste à une même hauteur "face au vent". Par contre, le second pion 1P2, situé dans un coin opposé, en bas et initialement à droite du patin de pale 1PT, descend sur une rampe de jonction 8RJ que présente la seconde rainure de coulissement 862B, arrière, c'est-à-dire qu'il recule par rapport au vent. Le patin de pale 1PT pivote ainsi progressivement dans le sens des aiguilles d'une montre, à mesure que la rotation du châssis 9, dans le sens des aiguilles d'une montre, le repousse vers la droite de l'axe virtuel 10V, de sorte que la flèche F1, déterminant la direction de référence ci-dessus, pivote et devient une flèche F2 orthogonale à la flèche Fl.

A droite et à distance de l'axe virtuel 10V, c'est-à-dire au-delà du tronçon intermédiaire de transition que constitue la rampe 8RJ, des tronçons d'extrémité libre des secondes rainures de coulissement transversal 862A et 862B sont sensiblement parallèles. Le premier pion 1P1 y occupe alors une position plus écartée de l'axe virtuel 10V que celle du second pion 1P2. La pente de la rampe 8RJ détermine un rapport d'amplification entre la vitesse instantanée de rotation du châssis 9 et la vitesse instantanée de rotation qui est communiquée à l'axe de pale 1X, c'est-à-dire que la rotation d'un quart de tour de la pale 1 peut s'effectuer lors du parcours d'un secteur angulaire bien moindre de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C. Ainsi, dans cette phase transitoire, cette rotation fait perdre à la pale 1 son orientation azimutale fixe "nord-sud", de 0 degré, parallèle à la direction du vent 100, pour qu'elle se "cale" sur le second tronc de descente au vent 8T2 selon une position angulaire "est-ouest", donc tournée d'environ 90 degrés par rapport à son couplage avec le premier tronc de remontée au vent 8T1. L'orientation azimutale en drapeau se transforme ainsi en une orientation transversale, d'environ 90 degrés, donc motrice. Précisément, pour une rotation de 90 degrés, ladite différence de distances, à gauche de l'axe virtuel 10V, donc en direction "est-ouest" perpendiculaire à celui-ci, des premier et second pions lPl et 1P2, se retrouve, pour les tronçons d'extrémité libre des seconde rainures 862A et 862B, comme étant une même valeur de distance entre ces tronçons, c'est-à-dire une distance selon une direction "nord-sud", parallèle à l'axe virtuel 10V, et non plus perpendiculaire. Une fois atteinte la position azimutale arrière 9AR, le patin de pale 1PT repasse, en sens inverse, sur la paire de premières rainures 861A et 861B, de sorte que le processus exposé ci-dessus se répète à chaque tour. Un mécanisme à came selon la figure 13 est affecté à chaque pale 1, 2, 3 lorsqu'il s'agit de cette dernière variante, à couplage permanent. On peut ainsi prévoir un tel disque girouette 8 aux extrémités respectives du châssis 9, que ce soit côté axialement interne ou bien axialement externe si le disque girouette 8 est d'encombrement radial excessif. On notera toutefois que, comme l'axe de pale 1X ne pivote que dans une plage de 90 degrés dans le cas de la figure 13, on peut prévoir qu'il comporte, juste au-dessus du palier 1PL considéré, un tronçon d'extrémité en forme de U couché, radialement ouvert globalement vers l'axe central 10, pour ainsi loger un disque girouette 8 qui serait de diamètre supérieur au diamètre de la trajectoire circulaire d'axes de pales 9C, suivie par les paliers 1PL, 2PL, 3PL. En variante, on peut remplacer le montage ci-dessus de déport d'une référence d'azimut jusqu'à l'axe de pale 1X, prévoyant deux axes de coulissement perpendiculaires utilisant le(s) T ci-dessus, par un montage de type pantographe, et précisément au moins une paire de biellettes de même taille mutuellement articulées en deux points intermédiaires homologues pour ainsi constituer un X, symétrique par rapport à une direction "est-ouest", c'est-à-dire une direction azimutale de 90 degrés. Une extrémité latérale (de gauche ou de droite) de chaque biellette porte un dit pion de guidage logé dans la rainure de remontée au vent 81, et deux extrémités latérales respectives opposées portent une barrette, dont l'orientation azimutale est ainsi une recopie de celle de la rainure de remontée au vent 81, c'est-à-dire à 0 degré. La barrette ci-dessus comporte un logement de réception ajustée du patin de pale 1PT, et, pour compenser la variation de distance à l'axe virtuel 10V dans le montage de la figure 12, le coulissement du patin de pale 1PT est remplacé par un pivotement mutuel des deux biellettes, qui en adapte ainsi l'emprise latérale, "est-ouest", c'est-à-dire le déport qu'elles assurent selon la direction azimutale de 90 degrés.

L'ensemble des montages exposés ci-dessus montre que l'on peut ainsi fonctionnellement transformer le châssis 9, rotatif autour de l'axe central 10 vertical, en l'équivalent d'un système dans lequel l'axe central 10 serait remplacé par un convoyeur guide en boucle aplatie dans un plan radial s'étendant globalement selon l'axe virtuel 10V, tel qu'une chaîne tendue entre deux poulies d'axe vertical. La trajectoire de descente au vent 9D serait donc rectiligne, avec certaines des pales 1, 2, 3 conservant, tout du long, une orientation nettement transverse, et la trajectoire de remontée au vent 9G y serait parallèle, avec certaines des pales 1, 2, 3 conservant, tout du long, une orientation nettement alignée avec la direction du vent 100.30

Claims

REVENDICATIONS1. Pale d'éolienne, caractérisée par le fait que la pale (1) comporte un dispositif de déflexion (40) disposé de façon à capter au moins une partie d'un flux d'air incident de balayage d'une face avant (11), de poussée motrice de la pale (1), le dispositif de déflexion (40) comprenant une paroi de déflexion et de guidage (41, 41A) s'étendant dans une direction d'éjection de l'air (49) présentant une composante tournée à l'opposé d'une face arrière (12) de la pale (1).
2. Pale selon la revendication 1, dans laquelle la paroi de déflexion et de guidage (41, 41A) comporte un tronçon amont (41) de dite déflexion, s'étendant au-dessus d'une zone de bord de fuite de la face avant (11) et à distance de celui-ci, pour délimiter une embouchure de prise d'air (43), et comporte un tronçon aval (4lA) de dit guidage délimitant, avec une paroi de guidage opposée (42), un canal d'éjection (44, 45) prévu pour guider l'air selon ladite direction d'éjection (49), formant un angle situé dans la plage allant de 25 à 45 degrés par rapport à un plan globalement tangent à la zone de bord de fuite (13).
3. Pale selon l'une des revendications 1 et 2, comportant un déflecteur (40, 50) disposé de façon à capter au moins une partie du flux d'air incident de balayage de ladite face avant (11), et comportant une paroi déflectrice (41; 51) agencée pour renvoyer au moins une partie de l'air ainsi capté dans une embouchure d'entrée (16A) d'un canal (16) de renvoi en direction d'un bord d'attaque (15) de la pale (1), selon une direction de renvoi déterminée (19).
4. Pale selon la revendication 3, dans laquelle le canal de renvoi (16) comporte un tronçon aval dont une embouchure de sortie (16C) présente une direction globale d'extension, représentant la direction de renvoi (19), inclinée vers l'avant de plus de 45 degrés par rapport à une direction globale d'extension (18) de l'embouchure d'entrée (16A) du canal de renvoi (16).
5. Pale selon l'une des revendications 3 et 4, constituée essentiellement d'une paire de première et seconde feuilles de matériau (11F, 12F) mutuellement disposées en regard pour délimiter le canal de renvoi (16).
6. Pale selon l'une des revendications 3 à 5, dans laquelle le dispositif de déflexion (40) et le déflecteur (40, 50) ont en commun une même paroi de captation d'air (41, 51).
7. Pale selon l'une des revendications 3 à 6, comportant un dispositif de commutation de flux d'air agencé pour régler un rapport, de répartition d'air capté, entre, d'une part, le flux d'air éjecté selon ladite direction d'éjection de l'air (49) et, d'autre part, ladite au moins une partie d'air renvoyée dans l'embouchure d'entrée (16A) du canal de renvoi (16).
8. Pale selon l'une des revendications 1 à 7, comportant un élément de déflexion (70) disposé de façon à capter au moins une partie d'un flux d'air incident de balayage de ladite face arrière (12), et comportant une paroi déflectrice (76, 77) agencée pour renvoyer, dans une direction d'injection déterminée (18), au moins une partie de l'air capté dans une embouchure d'entrée (16A) d'un canal (16) de renvoi en direction d'un bord d'attaque (15) de la pale (1), selon une direction de renvoi déterminée (19).
9. Pale selon la revendication 8, dans laquelle deux au moins parmi le groupe constitué par le dispositif de déflexion, le déflecteur et l'élément de déflexion ont en commun une même paroi, de captation d'air (41, 51, 76) ou de guidage (41A, 51A, 61A, 77).
10. Pale selon l'une des revendications 1 à 9, agencée pour être intégrée dans une éolienne de type constitué par le groupe des éoliennes de type Savonius et des éoliennes de type à axe horizontal en position fonctionnelle.
11. Voilure d'éolienne comportant au moins une pale selon l'une des revendications 1 à 10, dont le dispositif de déflexion (40) est agencé pour que la direction d'éjection de l'air (49) soit dirigée vers une zone de bord d'attaque (25) d'une pale aval (2).
12. Voilure d'éolienne selon la revendication 11, comportant une pale selon l'une des revendications 3 à 10, voilure dans laquelle une face radialement interne (91) d'une aile de type Darius (91) est disposée sur le trajet d'un flux d'air de renvoi (15R) issu du canal de renvoi (16) selon la direction de renvoi (19).
13. Voilure d'éolienne selon l'une des revendications 11 et 12, dans laquelle les pales (1, 2, 3), étant de type Savonius, comportent respectivement un axe de pale (1X, 2X, 3X) monté rotatif sur le châssis (9) selon un axe sensiblement parallèle à un axe central (10) de l'éolienne (5), l'axe de pale (1X, 2X, 3X) comportant un coupleur agencé pour faire pivoter la pale (1, 2, 3) sous la commande d'un dispositif (8, 81, 861) de gestion d'orientation azimutale des pales (1, 2, 3) en fonction d'une position azimutale instantanée de chaque pale (1, 2, 3) par rapport à la direction du vent (100) ainsi détectée.
14. Voilure d'éolienne selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif de gestion d'orientation azimutale (8, 81, 861) comporte un détecteur de direction du vent (100) agencé pour commander l'orientation azimutale d'un disque girouette (8) portant un mécanisme à came (81, 861) agencé pour figer l'orientation azimutale de la pale considérée (1, 2, 3) lorsqu'elle se trouve dans un secteur azimutal prédéterminé (9G, 9D) de rotation du châssis (9).
15. Voilure d'éolienne selon la revendication 14, dans laquelle le mécanisme à came (81, 861, 862) comporte un relief de guidage en remontée au vent (81) selon une direction azimutale de référence, pour guider un coulisseau (8K), de déport latéral de la direction azimutale de référence, agencé pour être couplé à l'axe de pale (1X, 2X, 3X) selon une distance de déport variable.
16. Voilure d'éolienne selon la revendication 15, dans laquelle le mécanisme à came (81, 861, 862) comporte deux paires de reliefs de guidage de coulissement transversal (861A, 861B et 862A, 862B), les reliefs de guidage de chaque paire (861A, 861B et 862A, 862B) présentant des tronçons d'extrémité libre mutuellement sensiblement parallèles mais à des distances respectives différentes pour que deux pions respectifs (1P1, 1P2), de guidage d'un patin de pale considéré (lPT), passent d'un alignement prédéterminé à un autre lorsqu'ils passent, par l'intermédiaire d'une rampe (8RJ) d'un tronçon de liaison, de l'une des paires de reliefs de guidage (861A, 861B ou 862A, 862B) à l'autre (862A, 862B ou 861A, 861B).
17. Voilure d'éolienne selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif de gestion d'orientation azimutale (8, 8RB) comporte un détecteur de direction duvent (100) agencé pour commander l'orientation azimutale d'une girouette (8) comportant une piste came (8RB) de commande d'un mécanisme (1M, 1PT) d'orientation azimutale de la pale considérée (1, 2, 3) selon une direction azimutale fonction d'une position azimutale courante de la pale (1, 2, 3) sur le châssis (9), par rapport à la direction du vent (100) ainsi détectée.
18. Voilure d'éolienne selon la revendication 13, dans laquelle le dispositif (8) de gestion d'orientation azimutale des pales (1, 2, 3) comporte des micro-moteurs respectifs d'entraînement en pivotement des pales (1, 2, 3), commandés par une table de conversion fournissant des commandes de pivotement en fonction d'une mesure de position azimutale de pale (1, 2, 3) déterminée par un dispositif de comparaison de la position azimutale du châssis (9) par rapport à une référence azimutale fournie par un détecteur de direction du vent (100).