FR2987665A1 - Dispositif de fixation murale de mat d'eolienne - Google Patents

Dispositif de fixation murale de mat d'eolienne Download PDF

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Abstract

Dispositif support et de fixation de mât (1) d'éolienne à axe horizontal à une paroi murale (30), le dispositif comportant des bras de suspension (11,21) aptes à être fixés à ladite paroi murale, associés, dans la zone de raccordement au mât (1), à une pluralité de moyens de serrage autour dudit mât, caractérisé en ce que les bras de suspension étant formés chacun de deux branches (12 ; 22) à allure divergente depuis la zone de raccordement audit mât (1) en direction de la zone de fixation à la paroi murale (30), les extrémités libres de chaque branche étant munies d'une aile d'appui (13 ; 23), des moyens amortisseurs sont interposés, entre chaque bras de suspension (11, 21) et les moyens de serrage dans la zone de raccordement au mât et entre les ailes d'appui (13, 23) de chaque bras de suspension et les pièces d'ancrage (14, 24) à la paroi murale dans la zone de fixation.

Description

La présente invention concerne le domaine des éoliennes domestiques, et plus particulièrement les dispositifs de fixation de mâts d'éolienne.
Le développement actuel des énergies renouvelables donne lieu à l'implantation de nombreuses éoliennes, parmi lesquelles des éoliennes domestiques, telles que des éoliennes à axe horizontal, d'une puissance de quelques centaines de Watts. Ces éoliennes constituées d'un mât et d'un rotor qui supporte les pales ont une hauteur actuellement limitée en France à une douzaine de mètres.
Le mât est un élément tubulaire cylindrique dont la base peut être fixée soit au sol sur un socle, soit à une structure verticale, tel que le pignon d'un bâtiment. Dans ce dernier cas, pour des gains en hauteur du sommet de l'éolienne dépassant au-dessus du toit, ou pour une réduction de la hauteur du mât, ou encore pour des raisons de manque de place au sol (en raison par exemple de la présence d'une terrasse ou d'un appentis) le mât ne repose pas sur le sol mais est fixé à la paroi murale par des bras de suspension. Le corps du mât est maintenu par une pluralité de moyens de serrage du mât associés aux dits bras de suspension.
Ces bras sont généralement des profilés munis de pattes de fixation à la paroi murale, et disposés soit en direction de l'axe longitudinal du mât, soit en alternance de part et d'autre de ce dernier. Le fonctionnement de l'éolienne, et plus particulièrement la rotation des pales, génère des vibrations, plus ou moins intenses selon la vitesse du vent et donc selon la vitesse de rotation des pales. Avec les dispositifs support de mât actuels, les vibrations qui se transmettent du rotor au mât se communiquent également à la paroi murale, provoquant des ondes sonores, très gênantes pour les habitants lorsqu'il s'agit précisément du mur d'une habitation.
Pour réduire ces désagréments, il a été envisagé de revêtir les moyens de serrage du mât, notamment la face interne des colliers de serrage entourant le mât, d'un matériau amortisseur, tel qu'un matériau élastiquement deformable, comme par exemple un caoutchouc. Cependant quel que soit le nombre des ces colliers de serrage répartis le long du mât de l'éolienne, les vibrations ne sont pas suffisamment atténuées pour résoudre la totalité du problème sonore. De plus ces vibrations répétées et fréquentes, provoquent à la longue le desserrage 5 des éléments de fixation, ce qui génère également des problèmes de sécurité. Par ailleurs, le corps du mât étant généralement sous la forme d'un élément tubulaire creux, ouvert à sa base, des phénomènes de résonance sonore sont fréquemment observés. 10 La présente invention a pour but de pallier les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif support de fixation de mât d'éolienne qui atténue considérablement, voire supprime, les vibrations transmises à la paroi murale. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif d'accrochage et de fixation 15 d'un mât d'éolienne qui limite, voire élimine les problèmes de desserrage des pièces de liaison et des éléments de fixation. Encore un but de l'invention est de réduire au maximum les ondes sonores émises par les vibrations transmises au mât tubulaire et les phénomènes de résonance 20 sonore de l'élément tubulaire ouvert formant le mât. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif support et de fixation de mât d'éolienne, notamment d'éolienne à axe horizontal, à une paroi murale, tel que le mur d'un bâtiment, le dispositif comportant des bras de suspension, un bras de 25 suspension inférieur et au moins un bras de suspension supérieur aptes à être fixés à ladite paroi murale, associés, dans la zone de raccordement au mât, à une pluralité de moyens de serrage autour dudit mât, caractérisé en ce que les bras de suspension étant formés chacun de deux branches à allure divergente depuis la zone de raccordement audit mât en direction de la zone 30 de fixation à la paroi murale, les extrémités libres de chaque branche étant munies d'une aile d'appui, des moyens amortisseurs sont interposés au moins ,d'une part, entre chaque bras de suspension et les moyens de serrage dans la zone de raccordement au mât et, d'autre part, entre les ailes d'appui de chaque bras de suspension et des pièces 35 d'ancrage à la paroi murale dans la zone de fixation.
Le fait d'interposer au moins deux moyens amortisseurs entre le mât et la paroi murale dans la zone de raccordement et dans la zone de fixation permet de réduire considérablement les vibrations transmises par l'éolienne au mât. De plus, la forme des bras de suspension, composés de deux branches à allure divergente, permet de répartir les vibrations transmises par le mât de l'éolienne en direction de la paroi murale, et une meilleure stabilité de l'ensemble (notamment en cas de vents forts). De manière avantageuse, les moyens de serrage du mât ne sont pas montés directement sur les bras de suspension mais sont montés sur des platines de fixation, raccordées à chacun des bras de suspension, des moyens amortisseurs étant interposés au moins entre lesdits bras et les platines. 15 En rajoutant encore un autre moyen amortisseur entre le mât et la paroi murale, les vibrations sont à nouveau amorties. Cette disposition d'amortissement multicouche, appelée encore en "millefeuilles", atténue encore les vibrations résiduelles. Ainsi, à la fois le bruit généré par les vibrations du mât communiquées à la paroi murale et les 20 problèmes de desserrage des pièces de liaison des éléments de fixation des dispositifs support de l'Art antérieur sont surmontés. Pour compléter cette disposition "en millefeuilles" des moyens amortisseurs, les moyens de serrage du mât peuvent être composés de colliers de serrage dont la face 25 interne est équipée de moyens amortisseurs, tels qu'en matériau souple élastiquement deformable. Comme indiqué en introduction, les problèmes les plus fréquents de vibration sont rencontrés lorsque la base du mât de l'éolienne ne repose pas directement sur le sol. 30 Afin de maintenir ce mât en suspension le long de la paroi murale, l'un des bras de suspension, à savoir le bras de suspension inférieur, porte une platine présentant une aile recourbée, apte à recevoir la base du mât de l'éolienne. 10 Ainsi, cette aile recourbée sert de butée et de support de la base du mât de l'éolienne. Le mât est généralement formé d'un corps tubulaire. Pour éviter que des infiltrations 5 d'eau ne stagnent à l'intérieur de ce corps tubulaire, la base du mât est ouverte, ce qui peut donner lieu à des phénomènes de résonance pouvant générer des désagréments sonores selon leur fréquence. De manière avantageuse, la face supérieure de cette aile recourbée de la platine, 10 apte à recevoir la base du mât, est revêtue d'un matériau amortisseur de vibrations. La présence de ce matériau amortisseur de vibrations tel qu'un coussin amortisseur évite ainsi les phénomènes de résonance, notamment lorsque le corps du mât est sous la forme d'un tube creux ouvert à sa base. 15 De préférence, chaque bras de suspension affecte sensiblement la forme d'un oméga (ou d'un U ouvert) disposé horizontalement. Cette disposition horizontale met chacune des branches de ce bras de suspension à un même niveau et équilibre donc les forces d'arrachement. 20 Pour diminuer la portée du bras de suspension inférieur, (le bras de suspension portant la platine présentant une aile recourbée, apte à recevoir la base dudit mât) celui-ci peut comporter une branche supplémentaire, telle qu'une jambe de force, disposée orthogonalement aux deux autres branches à partir du sommet de l'oméga et dont l'extrémité libre est munie d'une aile d'appui. 25 Comme pour les autres branches des bras de suspension, un moyen amortisseur peut être interposé entre l'aile d'appui de la jambe de force et une pièce d'ancrage à la paroi murale dans la zone de fixation. 30 De manière avantageuse, les moyens amortisseurs interposés entre chaque bras de suspension et les platines associées sont des joints en matériau élastiquement deformable, tel qu'en caoutchouc ou en matériau polymère. Les moyens amortisseurs interposés entre chaque aile d'appui de bras de suspension 35 et les pièces d'ancrage à la paroi murale dans la zone de fixation peuvent être des tampons amortisseurs, tels que des tampons amortisseurs de type Silentbloc®, en matériau élastiquement déformable, tel qu'en caoutchouc ou en matériau polymère. Les tampons amortisseurs de type Silentbloc® sont des tampons cylindriques en 5 matériau élastiquement déformable munis de part et d'autre de tiges filetées axiales de fixation. En variante, le tampon amortisseur entre chaque aile d'appui de bras de suspension et les pièces d'ancrage à la paroi murale peut être du type comportant un logement 10 périphérique de ladite aile d'appui et étant traversé axialement par un système vis/écrou de fixation et de serrage. Le logement périphérique de ce tampon amortisseur de forme générale cylindrique correspond à un épaulement ménagé entre une tête de tampon et un pied de tampon 15 aptes à s'étendre radialement, à l'état assemblé, permettant de loger dans ledit épaulement un orifice de l'aile d'appui. L'amortissement est ainsi efficace tant en compression qu'en cisaillement, permettant de répondre aux vibrations et déplacements du mât quelque soit la direction du vent. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et illustré sur les figures annexées, dans lesquelles : La figure 1 représente une vue éclatée d'un dispositif selon l'invention ; 25 La figure 2 est une vue éclatée d'une variante d'un moyen amortisseur entre une aile d'appui de bras de suspension et une pièce d'ancrage du dispositif selon la présente invention ; La figure 3 montre le moyen amortisseur de la figure 2 à l'état assemblé. 30 En se référant à la figure 1, le dispositif selon l'invention est destiné à suspendre et fixer un mât 1 d'éolienne à une paroi murale schématisée par la référence 30, la base 4 dudit mât ne reposant pas sur le sol. Ce mât 1 d'éolienne comporte un corps tubulaire 2 surmonté d'une tête 3 destinée à 35 recevoir le rotor (non représenté) supportant les pâles de l'éolienne.
Dans l'exemple représenté sur cette figure 1, ce mât 1 est maintenu vertical, parallèlement à la paroi murale 30, et écarté de celle-ci, par deux bras de suspension 11, 21 munis respectivement de deux branches 12, 22 à allure divergente depuis la zone du raccordement audit mât en direction de la zone de fixation à la paroi murale 30. Ces bras de suspension 11, 21 ont donc également une fonction d'écarteur de la paroi murale et de points de fixation à cette dernière. A cet effet, les branches 12 et 10 22 sont munies chacune d'une aile d'appui 13, 23 permettant leur fixation par l'intermédiaire de pièces d'ancrage 14, 24 à la paroi murale 30. Des moyens de serrage du mât comprennent des colliers de serrage 5, fermés par des vis 6, arrangés en une paire supérieure 15 et une paire inférieure 25. La paire 15 15 de colliers de serrage supérieure est fixée à une platine 10 présentant deux extrémités recourbées 16 en direction du bras de suspension 11. Des joints en matériau élastiquement deformable 7 sont interposés entre la platine 10 et le sommet de l'oméga du bras de suspension 11. Dans l'exemple présenté ici, le 20 bras de suspension 11 supérieur est avantageusement disposé horizontalement mais pourrait, dans certaines circonstances, être disposé verticalement. Cependant, la disposition horizontale est préférée. Entre les ailes d'appui 13 de chacune des branches 12 du bras de suspension 11 25 supérieur et les pièces d'ancrage 14 sont disposés des amortisseurs 8 de type tampon cylindrique amortisseur Silentbloc®, en caoutchouc. Des amortisseurs 8 du même type sont également interposés entre les ailes d'appui 23 de chacune des branches 22 du bras de suspension 21 inférieur et les pièces 30 d'ancrage 24 correspondantes. La paire inférieure 25 de colliers de serrage 5 est disposée à proximité de la base 4 du mât 1. Cette paire 25 de colliers de serrage 5 est fixée sur une platine inférieure 20 portée par le bras de suspension inférieur 21, équipé d'une jambe de force 26 35 disposée orthogonalement aux deux branches 22 horizontales, dont l'extrémité libre est munie d'une aile d'appui 23. Entre l'aile d'appui 23 de la jambe de force 26 du bras de suspension inférieur 21 et la pièce d'ancrage 24 correspondante est également interposé un amortisseur 8.
Un tel tampon amortisseur 8 de forme cylindrique interposé entre l'aile d'appui 13 ou 23 et la pièce d'ancrage 14 ou 24 est muni de part et d'autre de tiges filetées axiales de fixation et de serrage des deux pièces l'une à l'autre. Selon une variante préférée, schématisée aux figures 2 et 3, les amortisseurs 8 de la 10 figure 1 peuvent être remplacés par des tampons amortisseurs 18 formés d'une tête 33 et d'un pied 31 élargis radialement ménageant entre eux un épaulement 32 servant de logement à l'orifice 34 correspondant de l'aile d'appui 23. Ainsi, en position assemblée, au moyen du dispositif vis/écrou 35, 37, la tête 33 du 15 tampon amortisseur 18 est écrasée entre la tête 36 de la vis 35 et la face supérieure de l'aile d'appui 23 et le pied 31 du tampon amortisseur 18 est écrasé entre la face inférieure de l'aile d'appui 23 et la pièce d'ancrage 24. De par son interposition dans le logement entre la tête et le pied du tampon amortisseur 18, les vibrations de l'aile d'appui 24 sont amorties tant en compression qu'en cisaillement.
20 La platine inférieure 20 présente deux extrémités recourbées, l'extrémité supérieure 27 est tournée vers le bras de suspension 21, et l'extrémité inférieure forme une aile 28 inférieure destinée à supporter la base 4 du mât 1. Le corps 2 tubulaire du mât 1 peut être ouvert à sa base 4 et seule une partie de cette base peut reposer sur l'aile 25 inférieure recourbée. De manière avantageuse, entre cette base 4 et l'aile inférieure 28 recourbée de la platine 20, est disposé un coussin amortisseur 29 qui évite les phénomènes de résonance sonore. Ce coussin amortisseur peut être une simple couche d'un matériau 30 polymère (par exemple un polymère alvéolaire de type mousse) ou de caoutchouc. De même, la force interne de chacun des colliers de serrage 5 de chacune des deux paires 15 et 25 de colliers peut être également revêtue d'un matériau 9 élastiquement deformable, amortisseur de vibrations, tel qu'un matériau polymère ou un caoutchouc.
35 Ainsi, l'interposition selon l'invention d'une multiplicité de moyens amortisseurs, respectivement entre le mât et les colliers de serrage, la platine de support et le bras de suspension, et entre les bras de suspension et les pièces d'ancrage permet d'éliminer presque totalement les vibrations générées lors du fonctionnement de l'éolienne à la paroi murale 30. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus. Plus particulièrement, l'exemple détaillé ci-dessus comporte une paire de bras de suspension, à savoir un bras de suspension inférieur et un bras de suspension supérieur, mais le dispositif selon l'invention n'est pas limité à cette configuration et pourrait comporter, selon notamment la hauteur du mât et/ou de la paroi murale et/ou la dimension de l'éolienne, plusieurs bras de suspension supérieurs.

Claims (11)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif support et de fixation de mât (1) d'éolienne, notamment d'éolienne à axe horizontal, à une paroi murale (30), tel que le mur d'un bâtiment, le dispositif comportant des bras de suspension, un bras de suspension inférieur (11) et au moins un bras de suspension supérieur (21) aptes à être fixés à ladite paroi murale, associés, dans la zone de raccordement au mât (1), à une pluralité de moyens de serrage autour dudit mât, caractérisé en ce que les bras de suspension (11 ; 21) étant formés chacun de deux 10 branches (12 ; 22) à allure divergente depuis la zone de raccordement audit mât (1) en direction de la zone de fixation à la paroi murale (30), les extrémités libres de chaque branche étant munies d'une aile d'appui (13 ; 23), des moyens amortisseurs sont interposés, d'une part, entre chaque bras de suspension (11, 21) et les moyens de serrage dans la zone de raccordement au mât 15 et, d'autre part, entre les ailes d'appui (13, 23) de chaque bras de suspension et des pièces d'ancrage (14, 24) à la paroi murale dans la zone de fixation.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de serrage du mât sont montés sur des platines (10, 20) de fixation, raccordées à chacun des bras 20 de suspension (11, 21), des moyens amortisseurs étant interposés au moins entre lesdits bras et les platines.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de serrage du mât sont composés de colliers de serrage (5) dont la face interne est 25 équipée de moyens amortisseurs, tels qu'en matériau souple élastiquement deformable.
  4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le bras de suspension inférieur (21) porte une platine (20) présentant une aile 30 recourbée (28), apte à recevoir la base (4) du mât (1) de l'éolienne.
  5. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la face supérieure de l'aile recourbée (28) de la platine (20), apte à recevoir la base du mât, est revêtue d'un matériau amortisseur de vibrations. 35
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque bras de suspension (11, 21) affecte sensiblement la forme d'un oméga, disposé horizontalement.
  7. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bras de suspension inférieur (21) comporte une branche supplémentaire, telle qu'une jambe de force (26), disposée orthogonalement aux deux autres branches (22) à partir du sommet de l'oméga et dont l'extrémité libre est munie d'une aile d'appui (23).
  8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un moyen amortisseur est interposé entre l'aile d'appui (23) de la jambe de force et une pièce d'ancrage (24) à la paroi murale (30) dans la zone de fixation.
  9. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 15 ce que les moyens amortisseurs interposés entre chaque bras de suspension (11, 21) et les platines (10, 20) associées sont des joints (7) en matériau élastiquement déformable, tel qu'en caoutchouc ou en matériau polymère.
  10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 20 ce que les moyens amortisseurs interposés entre chaque aile d'appui (13, 23) de bras de suspension et les pièces d'ancrage (14, 24) à la paroi murale dans la zone de fixation sont des tampons amortisseurs (8), tels que des tampons amortisseurs cylindriques de type Silentbloc®, en matériau élastiquement déformable, tel qu'en caoutchouc ou en matériau polymère. 25
  11. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les moyens amortisseurs interposés entre chaque aile d'appui (13, 23) de bras de suspension et les pièces d'ancrage (14, 24) à la paroi murale dans la zone de fixation sont des tampons amortisseurs (18), tels que des tampons amortisseurs cylindriques, 30 en matériau élastiquement déformable, tel qu'en caoutchouc ou en matériau polymère, comportant un logement périphérique de ladite aile d'appui (13, 23) correspondant à un épaulement ménagé entre une tête de tampon et un pied de tampon aptes à s'étendre radialement à l'état assemblé. 35
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