FR2992370A1 - Eolienne a axe de rotation vertical comportant des bras porteurs articules en rotation dans un plan vertical - Google Patents

Eolienne a axe de rotation vertical comportant des bras porteurs articules en rotation dans un plan vertical Download PDF

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Abstract

L'éolienne (1) comporte un rotor (2), à axe de rotation vertical (2a), des voiles (4) pour la mise en rotation du rotor sous l'effet du vent et une pluralité de bras porteurs (5), qui sont répartis sur la périphérie du rotor, qui sont inclinés vers le haut et vers l'extérieur du rotor (2), et qui à leur base (50) sont articulés en rotation dans un plan vertical par rapport au rotor. Chaque voile (4) relie et est soutenue par deux bras porteurs voisins (5), et chaque bras porteur (5) est apte à pivoter individuellement dans un plan vertical sur une plage angulaire limitée.

Description

EOLIENNE A AXE DE ROTATION VERTICAL COMPORTANT DES BRAS PORTEURS ARTICULES EN ROTATION DANS UN PLAN VERTICAL Domaine technique La présente invention concerne le domaine des éoliennes à axe de rotation vertical, qui peuvent être implantées sur terre ou sur l'eau. Art antérieur Les éoliennes à axe de rotation vertical sont connues à ce jour, et il existe de nombreuses structures différentes telles que celle décrites par exemple dans les publications suivantes : demande de brevet français FR 2 911 929, demande de brevet allemand DE 199 50 103, demande de brevet anglais GB 2 175 350, brevets américains US 4,355,956 et US 8,038,383. Quelle que soit la structure, les éoliennes à axe de rotation vertical ont pour point commun de comporter un rotor, à axe de rotation vertical, supportant des voiles pour la mise en rotation du rotor sous l'effet du vent. Le rotor peut être monté sur une embase solidement ancré au sol (éolienne dite « onshore ») ou être monté sur une embase flottant sur l'eau et solidement amarrée au fond de l'eau (éolienne dite «offshore»).
Selon le cas, les voiles peuvent être des toiles souples et enroulables ou être des éléments rigides, de type pales. Lorsque le rotor et les supports de voiles constituent un ensemble rigide, le rotor est soumis sous les effets du vent dans les voiles à des efforts très importants, ce qui limite de manière préjudiciable la taille et le 25 rendement énergétique de ce type d'éolienne. Pour tenter de pallier ce problème, on a déjà proposé, par exemple dans la demande de brevet allemand DE 199 50 103 ou dans la demande de brevet anglais GB 2 175 350, des éoliennes à axe de rotation vertical et à structure semi-rigide, dans lesquelles les voiles, en l'occurrence des 30 pales rigides, sont fixées sur le rotor en étant articulées en rotation dans un plan vertical par rapport au rotor. Dans ces solutions, la surface des pales reste toutefois limitée et ces éoliennes n'offrent par un rendement énergétique important. En outre, lorsque ces éoliennes comportent un mât central permettant de supporter les pales par l'intermédiaire de câbles en traction ou de vérins, tel que par exemple dans la demande de brevet allemand DE 199 50 103 ou dans la demande de brevet anglais GB 2 175 350 (figures 6 et 7), d'une part la présence de ce mât central qui se trouve sur le passage du vent peut nuire au rendement énergétique de l'éolienne et peut également créer des turbulences aérauliques nuisibles ; d'autre part, l'érection de ce mât central, lors du montage de l'éolienne, complique lesdites opérations de montage, en particulier lorsque la hauteur du mât est importante. Enfin, à la connaissance de la demanderesse, ce type d'éolienne semi rigide à axe vertical n'a jamais été exploité à ce jour. Objectif de l'invention La présente invention vise à proposer une nouvelle éolienne à axe 15 de rotation vertical, comportant une structure semi-rigide qui peut être pourvue de voiles de grande taille favorisant le rendement énergétique, et qui peut néanmoins supporter des vitesses de vents élevées. Un autre objectif de l'invention est de proposer une nouvelle éolienne à axe de rotation vertical, comportant une structure semi-rigide 20 dont la conception permet un allégement du poids de l'éolienne tout en permettant à l'éolienne de résister à des vitesses de vents élevées. Un autre objectif subsidiaire de l'invention est de proposer une nouvelle éolienne à axe de rotation vertical, qui peut être de grande taille, mais dont les opérations de montage sont simplifiées. 25 Résumé de l'invention L'invention a ainsi pour objet une éolienne qui comporte un rotor, à axe de rotation vertical, et supportant des voiles pour la mise en rotation du rotor sous l'effet du vent. De manière caractéristique selon l'invention, ladite éolienne comporte une pluralité de bras porteurs, qui sont répartis sur la 30 périphérie du rotor, qui sont inclinés vers le haut et vers l'extérieur du rotor, et qui à leur base sont articulés en rotation dans un plan vertical par rapport au rotor ; chaque voile relie et est soutenue par deux bras porteurs voisins, et chaque bras porteur est apte individuellement à pivoter dans un plan vertical sur une plage angulaire limitée. Dans le présent texte, le terme « voile » est utilisé dans son acceptation la plus large, et désigne tout élément ou ensemble d'éléments offrant une surface de prise au vent (voilure) suffisante pour permettre une mise en rotation du rotor de l'éolienne sous l'effet de propulsion du vent. Dans le cadre de l'invention, une voile peut donc comporter au moins une toile souple apte à former une voilure en étant tendue sur un support de type gréement, ou peut comporter au moins une pale rigide dont la surface forme une voilure. Plus particulièrement, l'éolienne de l'invention peut également comporter les caractéristiques additionnelles et facultatives ci-après, prises isolément ou en combinaison les unes avec les autres : - Elle comporte des premiers moyens permettant de limiter la rotation dans un plan vertical des bras porteurs vers le bas et l'extérieur du rotor, et de telle sorte que chaque bras porteur (5) peut individuellement pivoter en rotation dans un plan vertical, vers le bas et l'extérieur du rotor, jusqu'à une position angulaire basse dans laquelle le bras porteur est incliné vers le haut par rapport à la l'horizontal d'un angle minimum (emin). - Lesdits premiers moyens relient entre eux les bras porteurs et permettent de limiter la rotation dans un plan vertical, vers le bas et l'extérieur du rotor, des bras porteurs les uns par rapport aux autres. - Lesdits premiers moyens comportent une liaison, et plus particulièrement au moins un câble, reliant chaque bras porteur à ses deux bras porteurs voisins. - Elle comporte des deuxièmes moyens permettant de limiter la rotation dans un plan vertical de chaque bras porteur vers le haut et l'intérieur du rotor, de telle sorte que chaque bras porteur peut individuellement pivoter en rotation dans un plan vertical, vers le haut et l'intérieur du rotor, jusqu'à une position angulaire maximale dans laquelle le bras porteur est incliné vers le haut par rapport à l'horizontale d'un angle maximum (emax). - Lesdits deuxièmes moyens comportent pour chaque bras porteur, un câble tendu entre le bras porteur et un point d'ancrage sur le rotor au dessous du niveau de l'axe de rotation du bras sur le rotor. - Chaque voile est articulée en rotation par rapport aux deux bras porteurs qui la soutiennent, de manière à permettre ladite rotation dans un plan vertical des bras porteurs vers le bas ou vers le haut. - L'éolienne est exempte de mât central porteur. - Chaque voile comporte une voilure sensiblement verticale. - Chaque voile comporte une voilure orientable par rapport au vent. - Elle comporte sur chaque bras porteur au moins un rail d'écoute qui permet de guider la voilure orientable. - Ledit rail d'écoute porté par un bras porteur peut pivoter dans un plan vertical par rapport audit bras porteur. - Ledit rail d'écoute est cintré en forme d'arc de cercle. - Chaque voile comporte une toile formant une voilure enroulable ou déroulable de manière à régler la surface de voilure. - Elle comporte des moyens de réglage de la tension de chaque voile. - Lesdits moyens de réglage de la tension de chaque voile sont au moins en partie logés à l'intérieur du rotor et/ou au moins en partie à l'intérieur de chaque bras porteur. - Chaque voile comporte une voilure inférieure et une voilure supérieure. - La voile comporte deux mâts supérieur et inférieur, qui sont inclinés, dont les bases sont fixées un bras porteur, et dont les têtes de mât sont haubanées l'une avec l'autre, chaque mât incliné portant un étai sur lequel est assemblée une toile formant une voilure. - Chaque étai permet l'enroulement ou le déroulement de la toile correspondante.
Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-après d'une variante préférée de réalisation d'une éolienne de l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et non exhaustif de l'invention, et en référence aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue schématique de dessus d'une éolienne conforme à l'invention. - La figure 2 est une vue de côté du rotor de l'éolienne de la figure 1 monté sur une structure porteuse fixe ancrée dans le sol. - La figure 3 est une vue de détail de la base du rotor de l'éolienne de la figure 2 et de la partie supérieure de la structure porteuse fixe de la figure 2. - La figure 4 est une vue de côté de l'éolienne de la figure 1, montrant un seul des bras porteurs de l'éolienne et une seule voile, la structure porteuse fixe supportant le rotor n'étant pas non plus représentée. - La figure 5 est une vue de dessus de l'éolienne de la figure 1, sans les voiles et sans les rails d'écoute cintrés permettant l'orientation des voiles par rapport au vent. - La figure 6 est une vue de côte d'une voile, à double voilure. - La figure 7 est un agrandissement de la partie de voile de la figure 6 référencée A sur la figure 6. - La figure 8 est un agrandissement de la partie de voile de la figure 6 référencée B sur la figure 6. - La figure 9 est un agrandissement de la partie de voile de la figure 6 référencée C sur la figure 6. - La figure 10 est un agrandissement de la partie de voile de la figure 6 référencée D sur la figure 6. - La figure 11 est un agrandissement, en vue de dessus, d'une zone limitée de l'éolienne de la figure 1, au niveau de deux bras porteurs voisins, la voile n'étant pas représentée. - La figure 12 est un schéma d'un rail d'écoute cintré et de la poulie de renvoi du câble d'écoute d'une voile guidée dans le rail d'écoute. - La figure 13 représente de manière schématique un exemple de moyen de réglage de la tension d'une voile.
Description détaillée En référence aux figures 1 et 2, l'éolienne 1 comporte un moyeu central rotatif 2, par exemple en acier qui forme un rotor, qui est porté par une structure fixe 3 solidement ancrée dans le sol S, et qui, sous les effets du vent, peut être entraîné en rotation autour d'un axe de rotation central vertical 2a par rapport à la structure fixe 3, grâce à un ensemble de voiles 4 formant des surfaces de prise au vent. Dans une autre variante, la structure porteuse 3 pourrait être une structure flottante sur l'eau et solidement amarrée au fond de l'eau. Le rotor 2 est supporté en rotation autour de l'axe central vertical 2a par la structure porteuse 3, par l'intermédiaire d'une couronne de roulement (non représentée), à denture intérieure ou extérieure qui est fixée à la base 20 du rotor, et qui permet la rotation du rotor 2 par rapport à la structure porteuse 3 autour de l'axe central vertical 2a. Plus particulièrement, en référence aux figures 2 et 3, le rotor 2 est également guidé en rotation sur une surface de roulement 30 de la structure porteuse 3, par l'intermédiaire de galets de roulements 22 fixés au niveau de la base 20 du rotor 2. Une couronne de protection 31 est en outre prévue sur la structure 3 de manière à protéger les galets 22. La denture intérieure ou extérieure de ladite couronne dentée à la base 20 du rotor 2 engrène avec un ou plusieurs engrenages, de manière à permettre une transmission des couples de forces du rotor 2, et à entraîner au moins un arbre moteur avec le cas échéant une démultiplication ou multiplication de vitesse entre le rotor 2 et l'arbre moteur entrainé par le rotor 2. L'arbre moteur est par exemple couplé à au moins un générateur d'électricité, de type par exemple alternateur, de manière à transformer l'énergie aéraulique du vent dans les voiles 4 en courant électrique exploitable. En référence aux figures 1 et 4, les voiles 4 de l'éolienne 1 sont montées sur le rotor 2 au moyen de bras porteurs 5 rigides, d'axe 5 longitudinal 5a, par exemple en acier, qui sont fixés au niveau de la partie supérieure du rotor 2, en étant répartis tangentiellement ou non sur la périphérie du rotor 2, et qui sont inclinés vers le haut et vers l'extérieur du rotor 2. La base 50 (figure 4) de chaque bras porteur 5 est articulée en rotation (axe de rotation horizontal 5b) dans un plan vertical (X,Z) par 10 rapport au rotor 2. Chaque voile 4 relie mécaniquement et est soutenue par deux bras porteurs voisins 5, et chaque bras porteur 5 peut pivoter individuellement dans un plan vertical sur une plage angulaire limitée, par exemple et de préférence sur une plage angulaire (emin ; emax) d'environ 6°. 15 Dans la variante de réalisation illustrée sur les figures annexées, l'éolienne 1 comporte six bras porteurs 5 et quatre voiles 4. Ce nombre particulier de bras porteurs 5 et de voiles 4 n'est toutefois pas limitatif de l'invention, l'éolienne pouvant, en fonction de ses dimensions, comporter un nombre plus important ou au contraire plus faible de bras porteurs et de 20 voiles. Plus particulièrement, dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 4, chaque bras porteur 5 est haubané au moyen d'un câble 6 en acier, qui est tendu entre l'extrémité supérieure 5c du bras 5 et un point d'ancrage fixe 6a sur le rotor, au dessous du niveau de l'axe de rotation 5b du bras 5 25 sur le rotor. Ce câble 6 permet de limiter et d'amortir la rotation dans un plan vertical (X, Z) du bras porteur 5 vers le haut et l'intérieur du rotor (flèche F) , de telle sorte que le bras 5 peut individuellement pivoter en rotation dans un plan vertical (X, Z), vers le haut et l'intérieur du rotor 2, et indépendamment des autres bras porteurs 5, jusqu'à une position angulaire maximale dans 30 laquelle le bras porteur 5 est incliné vers le haut par rapport à l'horizontal d'un angle maximum de l'ordre de 55°(emax).
Ce câble 6 peut être remplacé par tout autre moyen équivalent remplissant la même fonction. Dans une autre variante, le câble 6 pourrait être par exemple être remplacé par un vérin ou toute liaison permettant un allongement ou une rétraction.
En référence aux figures 1 et 5, à l'extrémité supérieure de chaque bras porteur 5 est fixé de manière rigide, par exemple par soudage ou assemblage, un châssis 7 à structure tubulaire mécano soudée. Ces châssis 7 permettent le montage sur les bras 5 des gréements des voiles 4. Chaque bras porteur 5 est relié à ses deux bras porteurs 5 voisins au moyen d'au moins un câble 8, et en l'espèce au moyen de deux câbles internes et externes 8, qui forment chacun une boucle fermée, et qui sont tendus sur des galets 8a de renvoi fixés sur les châssis 7 des mâts porteurs 5. Cette liaison inter-bras par câble(s) 8 entre bras porteurs 5 voisins permet de limiter la rotation dans un plan vertical (X, Z), vers le bas et l'extérieur du rotor (figure 4 - flèche G), des bras 5 les uns par rapport aux autres, tout en permettant à chaque bras porteur incliné 5 de pivoter individuellement en rotation (figure 4 - flèche F) vers le haut dans un plan vertical (X,Z). A un instant donné, l'un des bras porteur 5 peut ainsi pivoter individuellement au maximum jusqu'à une position angulaire basse, dans laquelle le bras porteur est incliné vers le haut par rapport à l'horizontal d'un angle minimum (emin). Cette position basse est atteinte lorsqu'a l'inverse le bras porteur 5 qui lui est diamétralement opposé est en position haute, les autres bras porteurs 5 pouvant être dans des positions inclinées intermédiaires entre leurs positions haute et basse.
Sur la figure 4, le bras porteur 5 est représenté dans une position d'équilibre, qui est celle occupée par tous les bras porteurs 5 en l'absence de vent. Cette position d'équilibre n'est pas nécessairement une position médiane par rapport aux positions haute et basse. Ainsi les angles a et 13 formés par l'axe longitudinal 5a du bras (en position d équilibre sans vent) avec respectivement la position basse (emin) et la position haute (emax) peuvent selon la réalisation être différents ou égaux. De préférence 2 9 9 2 3 70 9 néanmoins l'angle a sera inférieur à l'angle p. Plus particulièrement mais de manière non limitative de l'invention, l'angle emin caractérisant la position basse peut de préférence être compris entre 100 et 60 ; l'angle emax caractérisant la position haute peut de 5 préférence être compris entre 300 et 900 Le débattement angulaire maximal du bras (0max-emin) peut de préférence être compris 4° et 10°. L'angle 0 entre l'horizontal et l'axe longitudinal 5a du bras en position d équilibre sans vent est de préférence de l'ordre de 40° à 500 . En référence à la figure 6, chaque voile 4 comporte une voilure 10 supérieure 40a et une voilure inférieure 40b, qui sont positionnées sensiblement verticalement, et qui forment de part et d'autre une surface de prise au vent. Chaque voile 4 à double voilure est montée sur une partie de gréement fixe 41, qui comporte un mât supérieur 410a pour la voilure supérieure 40a, et un mât supérieur 410b pour la voilure inférieure 4b. En 15 référence à la figure 4, chaque mât supérieur 410a est constitué par un assemblage rigide d'éléments rigides 411a formant en V inversé et chaque mât inférieur 410b est constitué par un assemblage rigide d'éléments rigides 411b formant un V. La base 413a, 413b des mâts 410a 410b est soudée sur une traverse 70 du châssis arrière 7 (figure 8), et est donc fixée 20 rigidement à l'extrémité d'un bras porteur 5. L'axe longitudinal de mâts 410a, 410b est incliné, vers l'arrière de la voile, par rapport à la verticale d'un angle Y fixe ( figure 6) inférieur à 450, et par exemple de l'ordre de 20°. Les deux mâts inférieur 410b et supérieur 410a sont haubanés entre eux au moyen d'au moins un câble 414 qui est 25 tendu entre la tête 412a du mât supérieur 410a et la tête 412b du mât inférieur 410b. La tension de câble 414 est réglable et le câble 414 permet de mettre en compression les deux mats 410a et 410b et de rigidifier l'assemblage des mâts avec le châssis 7. Chaque voile 4 comporte également une partie de gréement mobile 30 42 comportant : - un tube enrouleur qui forme un étai-enrouleur supérieur 420a, qui est monté entre la tête 412a du mat supérieur 410a et une pièce avant 422 (figure 7) solidaire d'un châssis 7 porté par le bras porteur voisin 5, et sur lequel est en toute ou partie enroulée une toile triangulaire supérieure 400a formant une voilure supérieure 40a de surface variable (en fonction de l'enroulement de la toile) ; un tube enrouleur inférieur, qui forme un étai-enrouleur inférieur 420b, qui est monté entre la tête 412b du mat inférieur 410b et la pièce avant 422 précitée, sur lequel est en partie enroulée une toile triangulaire inférieure 400b formant une voilure supérieure 40b de surface variable (en fonction de l'enroulement de la toile). Les toiles 400a et 400b sont constituées par tout élément enroulable permettant de former une voilure. Chaque toile 400a, 400b peut par exemple, mais de manière non limitative de l'invention, être une toile en polyester enduite PVC. Chaque toile peut également intégrer ou porter des cellules photovoltaïques pour la production d'énergie électrique solaire. En référence à la figure 6, la partie de gréement mobile 42 comporte également au moins un câble ou cordage supérieur 424a, à fonction d'écoute, qui permet de mettre en tension ou non la toile supérieure 400a par rapport à l'étai-enrouleur 420a et de régler l'orientation (l'angle d'incidence) de la toile 400a par rapport à la direction du vent, et au moins un câble ou cordage inférieur 424b, à fonction d'écoute, qui permet de mettre en tension ou non la toile inférieure 400b par rapport à l'étai-enrouleur 420b et de régler l'orientation de la toile inférieure 400b par rapport à la direction du vent. Chaque câble d'écoute 424a, 424b est fixé à une extrémité avant à la pièce 422 et est guidé par une poulie de renvoi arrière 425a, 425b (figure 8). Chaque poulie de renvoi 425a, 425b est mobile et guidée le long d'un rail d'écoute 426a, 426b cintré en arc de cercle dans un plan horizontal. Chaque rail d'écoute 426a, 426b est en outre monté pivotant dans un plan vertical par rapport au châssis 7 arrière autour d'un axe de rotation 426a (figure 8). Plus particulièrement, pour son guidage le long du rail d'écoute, chaque poulie de renvoi 425a, 425b est fixée par une plaque de liaison 427 (figures 8 et 12) à un axe de roulement 428 qui est monté sur roulements à billes 429, et qui est logé à l'intérieur du rail d'écoute 426a, 426b. Cet axe de roulement 428 permet un roulement guidé de la poulie de renvoi associée 425a ou 425b le long du rail d'écoute cintré correspondant 426a ou 426b, et de ce fait une modification de l'orientation de la voilure sous les effets des changements de direction du vent d'une amplitude variant selon la tension appliquée sur la voilure. La pièce avant 422 forme un bloc enrouleur portant un moteur M (figure 7), qui est couplé en rotation à des engrenages 423a et 423b, et qui permet d'entrainer simultanément en rotation sur eux-mêmes et de manière bidirectionnelle, les deux tubes enrouleurs supérieur 420a et inférieur 420b, afin de permettre l'enroulement ou le déroulement de la toile supérieure 400a et de la toile inférieure 400b. L'enroulement ou le déroulement de la toile supérieure 400a et de la toile inférieur 400b permet de régler la surface de prise au vent des toiles 400a et 400b, et ainsi d'adapter la voilure en fonction notamment de la force du vent et de régler la vitesse de rotation de l'éolienne. Ce réglage de la voilure par enroulement ou déroulement des toiles 400a, 400b peut être automatisé, et notamment être asservi à la vitesse du vent mesurée au moyen d'un anémomètre. La tension des voilures (toiles 400a, 400b des voiles 4 ) peut être réglée par un système de réglage de tension 9, tel que celui représenté par exemple de manière schématique sur la figure 13. Ce système de réglage de tension 9 comporte un motoréducteur indépendant 90 équipé d'un variateur de vitesse, et actionnant un système de type « vis écrou » 91, de manière à faire monter ou descendre une pièce de liaison 92. Ce système de réglage de tension 9 comporte pour chaque voile 4 un système de moufflage comprenant une poulie 93a solidaire de la pièce de liaison 92 et une poulie 93b fixe hauteur. Un câble 94 est fixé à une extrémité à la pièce de liaison 92. Ce câble est passé successivement autour des poulies 93b et 93a, et est passé à l'intérieur du bras porteur 5 qui est creux. Le câble 94 ressort en partie haute du bras porteur 5, où il se divise en plusieurs câbles 95 (un câble par toile 40a, 400b) de la voile 4. Le motoréducteur 90 permet de faire monter ou descendre la pièce de liaison 92, et ainsi de régler simultanément la tension des toiles 400a, 400b de toutes voiles 4 par 5 l'intermédiaire des câbles 95. Le système de réglage de tension est avantageusement logé en partie dans le rotor 2 (motoréducteur 90; système vis-écrou 91; pièce de liaison 92; partie inférieure du câble 95; poulies 93a; 93b) et en partie (portions de câble 94) dans les bras porteurs 95. Dans une autre variante de réalisation, chaque voile 4 pourrait être équipée 10 de son propre moyen de réglage de tension de voile, permettant un réglage de la tension de la voilure indépendamment des autres voiles. En référence à la figure 7, chaque pièce 22, en partie avant de la voile 4, est assemblée sur une plaque de liaison 429 et est articulée en rotation par rapport à la plaque de liaison 429 autour d'un axe de rotation 15 422a perpendiculaire à la plaque de liaison. La plaque de liaison 429 est assemblée sur le châssis 7 à l'avant de la voile 4 en étant articulée en rotation par rapport au socle châssis 7 (et par conséquent par rapport au bras porteur 5 correspondant) autour d'un axe de rotation horizontal. 429a. Dans une autre variante, la plaque de liaison 429 est assemblée sur le 20 châssis 7 à l'avant de la voile 4 en fixée rigidement par rapport au socle châssis 7 (et par conséquent par rapport au bras porteur 5 correspondant). En fonctionnement, les voiles 4 qui sont sous le vent se gonflent et permettent l'entraînement en rotation du rotor 2. Lorsque le vent est trop fort ou en cas de rafale(s) de vent, les bras porteurs 5 des voiles les plus 25 exposées au vent peuvent avantageusement pivoter dans un plan vertical sous l'effet du vent, ce qui permet de faire gîter ces voiles 4 et de diminuer leur surface de voilure exposée au vent, et d'absorber les efforts et les chocs sans risque de rupture de la structure La structure de l'éolienne, qui est deformable grâce aux bras porteurs articulés en rotation, permet ainsi de 30 réduire les efforts transmis au rotor 2 par rapport à une structure rigide, et de ce fait permet de diminuer la quantité de matière utilisée et d'alléger le poids de l'éolienne. Les voiles verticales 4 portées par les bras articulés 5 peuvent en outre avantageusement être de grande taille, et être proches du sol, ce qui permet avantageusement de réduire la longueur des bras porteurs 5, tout en 5 offrant une surface de voilure pouvant être importante. Dans la variante particulière de réalisation illustrée sur les figures annexées, l'éolienne 1 est avantageusement exempte de mât porteur central vertical, de telle sorte que le vent rencontre sur son passage uniquement les voiles 4 ce qui améliore le rendement de l'éolienne et évite la formation de 10 turbulences nuisibles. L'absence de mât porteur central vertical de grande hauteur permet également de simplifier les opérations de montage de l'éolienne. L'articulation en rotation des bras porteurs permet lors du montage d'abaisser les bras jusqu'au sol, d'assembler toutes les voilures 4 sur les 15 bras porteurs 5 en position abaissée, de relier les bras porteurs entre eux par les câbles 8 et de relier chaque bras porteur 5 au rotor 2 par un câble 6 ou équivalent, et ensuite seulement de lever l'ensemble des bras porteurs 5 et des voiles 4 par rotation vers le haut des bras porteurs 5. Les opérations de montage sont donc simplifiées et ne nécessitent pas de moyen de levage 20 coûteux pour l'érection de la structure. Dans une autre variante moins performante, l'éolienne pourrait toutefois comporter un mât porteur central auquel serait relié le gréement des voiles. Dans la variante de la figure 6, la voile 4 est symétrique, les toiles 40a 25 et 400b étant identiques. Dans une autre variante les voiles 4 peuvent ne pas être symétriques, et notamment comporter des toiles 400a et 400b de tailles différentes ou comporter une unique toile. Les voiles 4 peuvent être remplacées par des voiles présentant une structure différente de celle de la figure 6. 30 Dans une autre variante, les voiles à toiles souples 400a, 400b pourraient être remplacées par des voiles à pales rigides.
L'invention peut également est utilisée pour réaliser une éolienne offshore. L'éolienne de l'invention peut également être utilisée comme moteur, et en particulier peut également être embarquée sur un véhicule, et notamment une embarcation, afin de permettre la propulsion du véhicule.5

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS1. Eolienne (1) qui comporte un rotor (2), à axe de rotation vertical (2a), et supportant des voiles (4) pour la mise en rotation du rotor sous l'effet du vent, caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité de bras porteurs (5), qui sont répartis sur la périphérie du rotor, qui sont inclinés vers le haut et vers l'extérieur du rotor (2), et qui à leur base (50) sont articulés en rotation dans un plan vertical par rapport au rotor, en ce que chaque voile (4) relie et est soutenue par deux bras porteurs voisins (5), et en ce que chaque bras porteur (5) est apte à pivoter individuellement dans un plan vertical sur une plage angulaire limitée (emin ; emax).
  2. 2. Eolienne selon la revendication 1, comportant des premiers moyens (8) permettant de limiter la rotation dans un plan vertical des bras porteurs (5) vers le bas et l'extérieur du rotor (2), et de telle sorte que chaque bras porteur (5) peut individuellement pivoter en rotation dans un plan vertical, vers le bas et l'extérieur du rotor (2), jusqu'à une position angulaire basse dans laquelle le bras porteur (5) est incliné vers le haut par rapport à la l'horizontal d'un angle minimum (emin).
  3. 3. Eolienne selon la revendication 2, dans laquelle lesdits premiers moyens (8) relient entre eux les bras porteurs (5) et permettent de limiter la rotation dans un plan vertical, vers le bas et l'extérieur du rotor (2), des bras porteurs (5) les uns par rapport aux autres.
  4. 4. Eolienne selon la revendication 3, dans laquelle lesdits premiers moyens comportent une liaison, et plus particulièrement au moins un câble (8), reliant chaque bras porteur (5) à ses deux bras porteurs voisins (5).
  5. 5. Eolienne selon l'une quelconque de revendications 1 à 4, comportant des deuxièmes moyens (6) permettant de limiter la rotation dans un plan vertical de chaque bras porteur (5) vers le haut et l'intérieur du rotor (2), de telle sorte que chaque bras porteur (5) peut individuellement pivoter en rotation dans un plan vertical, vers le haut et l'intérieur du rotor, jusqu'à une position angulaire maximale dans laquelle le bras porteur estincliné vers le haut par rapport à l'horizontale d'un angle maximum (emax).
  6. 6. Eolienne selon la revendication 5, dans laquelle lesdits deuxièmes moyens comportent pour chaque bras porteur, un câble (6) tendu entre le bras porteur (5) et un point d'ancrage (6a) sur le rotor au dessous du niveau de l'axe de rotation (5a) du bras sur le rotor.
  7. 7. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle chaque voile (4) est articulée en rotation par rapport aux deux bras porteurs (5) qui la soutiennent, de manière à permettre ladite rotation dans un plan vertical des bras porteurs (5) vers le bas ou vers le haut.
  8. 8. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, exempte de mât central porteur.
  9. 9. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle chaque voile (4) comporte une voilure ( 40a, 40b) sensiblement verticale.
  10. 10. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle chaque voile (4) comporte une voilure orientable par rapport au vent.
  11. 11. Eolienne selon la revendication 10, comportant sur chaque bras porteur (5) au moins un rail d'écoute (426a; 426b) qui permet de guider la voilure orientable.
  12. 12. Eolienne selon la revendication 11, dans laquelle le rail d'écoute (426a; 426b) porté par un bras porteur (5) peut pivoter dans un plan vertical par rapport audit bras porteur (5).
  13. 13. Eolienne selon la revendication 11 ou 12, dans laquelle le rail d'écoute (426a; 426b) est cintré en forme d'arc de cercle.
  14. 14. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle chaque voile (4) comporte une toile (400a; 400b) formant une voilure enroulable ou déroulable de manière à régler la surface de voilure.
  15. 15. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, comportant des moyens (9) de réglage de la tension de chaque voile (4).
  16. 16. Eolienne selon la revendication 15, dans laquelle les moyens (9) deréglage de la tension de chaque voile (4) sont au moins en partie logés à l'intérieur du rotor (2) et/ou au moins en partie à l'intérieur de chaque bras porteur (5).
  17. 17. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle chaque voile comporte une voilure inférieure (40a) et une voilure supérieure (40b).
  18. 18. Eolienne selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle la voile (4) comporte deux mâts supérieur (410a) et inférieur (410b), qui sont inclinés, dont les bases (413a, 413b) sont fixées un bras porteur (5), et dont les têtes (412a, 412b) de mât sont haubanées l'une avec l'autre, chaque mât incliné portant un étai (420a; 420b) sur lequel est assemblée une toile (400a; 400b) formant une voilure (40a; 40b).
  19. 19. Eolienne selon la revendication 18, dans laquelle chaque étai (420a; 420b) permet l'enroulement ou le déroulement de la toile correspondante (400a ; 400b).
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