FR3048029A1 - Rotor eolien helicoidale a profil aerodynamique - Google Patents

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Abstract

L'invention consiste en deux ou plus hélicoïdes (1) coaxiaux, élaborés à partir de profils aérodynamiques (3) développés le long de deux courbes hélices. Pour son fonctionnement ce système exploite principalement la portance et le moment de tangage générés par le passage d'un flux d'air. Toutefois, toute perturbation météorologique produisant un déséquilibre sur le dispositif représente une source secondaire pour sa mise en marche. La corde et l'épaisseur du profil aérodynamique (3) décroissent à mesure que l'on s'approche du sommet de l'arbre. L'arbre (2) constitue partie intégrante du dispositif aérodynamique. Le fonctionnement du rotor aura pour effets celui de délivrer une puissance à l'axe et celui de générer localement des gradients de pression. Le dispositif selon l'invention est principalement conçu, mais de manière non limitative, pour une utilisation pour petites et moyennes puissances.

Description

La présente invention a pour objet un rotor éolien hélicoïdal à profil aérodynamique. Généralement les éoliennes, quelle soient à axe horizontal ou vertical, fonctionnent sur le principe de surfaces montées face au vent autour d'un axe de rotation. La force du vent met le système en un mouvement qui est ensuite exploité.
Les avantages des systèmes à axe vertical sont les suivants: faible encombrement, faible impact environnemental, facilité d'installation, coûts de maintenance réduits, fonctionnement assuré quelque soit le sens du vent.
Les inconvénient majeurs sont lies à leur complexité mécanique (pas variable des surfaces, freins, renvois, bras, leviers...) qui pénalisent le rendement et entraînent une usure rapide des composants. L'objet du brevet consiste en un dispositif composé d'au minimum deux hélicoïdes (1) montés autour d'un axe central, conçu, sans toutefois s'y limiter, pour une installation à axe vertical.
Ces hélicoïdes (1) sont élaborés de la manière suivante: - autour de 1'axe central de rotation une courbe hélice circulaire de rayon d est choisie. Toujours autour de cet axe une surface paraboloïde de révolution est donnée. La projection de la courbe hélice circulaire sur cette surface est une deuxième courbe hélice qui est, en definitive, une courbe hélice du paraboloïde de révolution. - un profil aérodynamique (3) dont le bord d'attaque repose sur la courbe hélice paraboloïde et le bord de fuite sur la courbe hélice circulaire est choisi et placé à la base de l'axe de rotation. - la révolution du profil aérodynamique (3) ainsi placé générera l'hélicoïde.
La corde du profil va diminuant selon la loi imposée par la courbe hélice paraboloïde.
Le profil aérodynamique (3) maintien ses proportions (i.e. rapport entre corde et épaisseur) tout le long du développement vers le sommet, par conséquent son épaisseur diminue aussi en s'y rapprochant.
Les principes physiques exploités sont ceux qui régissent l'aérodynamique des profils (i.e. portance, moment de tangage etc.).
La forme convexe/concave ou concave/convexe sera choisie en fonction du but recherché. L'arbre central (2) pourra être remplacé par une série d'anneaux alignés reliant, par des soudures, les hélicoïdes (1) à différentes hauteurs.
Le flux d'air traversant le système pourra être différemment rentabilisé selon le choix de la présence ou pas de l'arbre et, le cas échéant, la forme (tronc-conique ou cylindrique) et la constitution (plein ou creux) de celui-ci.
La base du rotor sera relié à un système qui retransmettra le mouvement rotatif pour son exploitation (ces aspects conventionnels ne sont pas ici détaillées).
Le choix du profil aérodynamique (3), de l'angle d'attaque local (incidence) et du pas de l'hélice devra être adapté pour maximiser le rendement du système en fonction du but recherché et en accord avec le caractéristiques environnementales locales. Le rapport entre le diamètre de base du rotor et la hauteur de l'arbre (2) ainsi que celui entre le pas de l'hélice génératrice et la hauteur de l'arbre (2), sont des paramètres clés qui peuvent être ajustés en fonction de l'emplacement du système, du rendement requis, de la puissance requises, des paramètres secondaires à atteindre.
La presence du profil aérodynamique (3), le nombre d'hélicoïdes (1) présents et le profil de la section de l'arbre (2) déterminent localement un changement de pression d'air.
En absence de vent, le système pourra être mis en marche par tout déséquilibre occasionné par les conditions environnementales : pluie, grêle, neige, variations de température.
Le fonctionnement du rotor aura comme effets celui de délivrer une puissance à l'axe et celui de générer des gradients de pression.
Le dispositif selon l'invention est principalement conçu, toutefois de façon non limitative, pour une utilisation pour petites et moyennes puissances.
Trois dessins en annexe illustrent l'invention.
La Figure 1 représente une vue aérienne d'ensemble. [1] hélicoïde; [2] arbre.
La Figure 2 illustre une vue frontale. [1] hélicoïde; [2] arbre; [3] profil générateur des sections de 1'hélicoïde.
La Figure 3 montre une coupe verticale. [1] hélicoïde; [2] arbre.

Claims (4)

  1. Revendications 1) Rotor éolien caractérisé par au moins deux hélicoïdes (1) ayant section à profil aérodynamique (3) et par un arbre central.
  2. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce fait que le profil aérodynamique (3) maintien ses proportions (i.e. rapport entre corde et épaisseur) tout le long du développement vers le sommet de l'arbre (2).
  3. 3) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce fait que la présence du profil aérodynamique (3) le long de l'hélicoïde (1) et le nombre d'hélicoïdes déterminent localement un changement de pression de air.
  4. 4) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce fait que le profil de la section de l'arbre (2), quand il est présent, détermine localement un changement de la pression de l'air.
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Cited By (1)

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