WO2017077250A1 - Rotor pour hydrolienne - Google Patents

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WO2017077250A1
WO2017077250A1 PCT/FR2016/052862 FR2016052862W WO2017077250A1 WO 2017077250 A1 WO2017077250 A1 WO 2017077250A1 FR 2016052862 W FR2016052862 W FR 2016052862W WO 2017077250 A1 WO2017077250 A1 WO 2017077250A1
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WO
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rotor
module
blades
plate
frame
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/052862
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English (en)
Inventor
Pascal Brunet
Clément KIRRMANN
Original Assignee
Bertin Technologies
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B3/00—Machines or engines of reaction type; Parts or details peculiar thereto
    • F03B3/12—Blades; Blade-carrying rotors
    • F03B3/121—Blades, their form or construction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/20—Rotors
    • F05B2240/21—Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211—Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00—Components
    • F05B2240/40—Use of a multiplicity of similar components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20—Hydro energy

Definitions

  • the invention relates to a turbine turbine rotor and an installation incorporating such a rotor.
  • the rotor comprises blades regularly distributed around the axis of the rotor.
  • the blades have a wing profile having a leading edge and a trailing edge and are oriented so that the leading edges and trailing edges of the blades extend generally along the axis of the rotor.
  • the blades are generally connected by arms to a central shaft which is itself driveably connected to a shaft of an electric generator.
  • the lift force that develops on the blades is at the origin of a motor torque which is transmitted via the arms to the central shaft which drives the generator shaft and thus allows the production of electricity.
  • the invention aims in particular to provide a simple, effective and economical solution to this problem.
  • a rotor in particular for a tidal turbine, comprising N modules each comprising a plate and a plurality of blades each having a wing profile, the N modules being successively assembled from 1 to N along a virtual axis ( non-material) so that the blades of any module K, with K e [2; N], are integral at their ends of the plate of the module K and the tray of the module K-1.
  • the invention thus proposes to produce a rotor with a plurality of elementary modules which are successively assembled to one another.
  • a series of blades and a tray When it is desired to lengthen or shorten the rotor, it is sufficient add or remove a series of blades and a tray.
  • the blades here have a leading edge and a trailing edge and are arranged to operate according to the Darrieus model.
  • each blade of a module K comprises a first end removably fixed on a first face of the plate of said module and a second end removably attached to a second face of the plate of the module K- 1. These two faces are thus facing each other.
  • the removable attachment of the modules allows quick and easy assembly and disassembly of one or more modules, which allows to easily adapt the length of the rotor to the available depth in the flow in which it is desired to arrange the rotor.
  • each blade can comprise, at least at one of its first end and its second end, threaded inserts extending inside the blade and in which are engaged tight screws on the second face of the module tray K.
  • the two ends of the blades are fixed in the same way by means of the aforementioned threaded inserts.
  • the blades are straight blades, that is to say having a leading edge and a rectilinear and parallel trailing edge and when the blades have a symmetrical profile.
  • one or other of the ends of the blades can then be attached indifferently to one or other of the trays.
  • the modules all comprise the same number of blades and the blades of the modules, regularly distributed around the axis of the rotor, are arranged in staggered rows along the axis of the rotor.
  • the blades of a module K are thus aligned with the blades of a module K + 2.
  • the staggered arrangement makes it possible to smooth during a revolution of the rotor the torque value seen by the rotor and thus by the shaft of the electrical generator to which the rotor is connected.
  • all the blades of the same module are identical and preferably have a symmetrical profile of the NACA00XX type.
  • the number XX indicates the maximum thickness of the profile in percentage of the rope of the blade. Thus, when XX is equal to 15, this indicates that the blade has a maximum thickness which corresponds to 15% of the length of the rope of the blade.
  • all the blades are identical and have a symmetrical profile of the NACA00XX type.
  • the second ends of the blades of the first module are connected to an upper plate secured to a connecting shaft to an electric generator.
  • the rotor according to the invention is devoid of any central shaft connecting the plates between them, which simplifies the assembly and disassembly of the various modules.
  • the invention relates to a device comprising a rigid frame forming a cage in which is guided in rotation a rotor as described above.
  • the rotor is guided in rotation at its two ends in the framework by means of ball bearings such as bearings with smooth ball joint.
  • ball bearings such as bearings with smooth ball joint.
  • the frame completely surrounds the rotor, which protects the rotor during displacement operations of the device.
  • the frame may have a square section, the frame being formed of studs longitudinal parallel to the axis of the rotor and transverse amounts connecting said longitudinal uprights.
  • transverse uprights are arranged in the same plane as a rotor plate so as to limit the impact of the transverse uprights on the flow flow to the rotor blades.
  • the latter comprises a part devoid of module and through which the connecting shaft extends to the electric generator.
  • This portion is preferably arranged at the so-called upper end of the rotor and thus allows when the rotor is immersed to facilitate the flow of floating debris.
  • the invention further relates to an installation comprising a floating platform on which a device as described above is pivotally mounted between a substantially vertical service position and a substantially horizontal maintenance position.
  • Figure 1 is a schematic perspective view of a device according to the invention forming a tidal turbine
  • Figure 2 is a schematic view of an end of a blade
  • Figure 3 is a schematic view of the connection of the lower end of the rotor to the lower plate
  • Figure 4 is a schematic view of the connection of the upper end of the rotor to the upper plate
  • Figure 5 is a schematic representation of an installation comprising a tidal turbine according to the invention in the service position;
  • Figure 6 is a schematic representation of an installation comprising a tidal turbine according to the invention in the maintenance position.
  • FIG. 1 shows a device 10 forming a tidal turbine comprising a rotor 12 arranged to the interior of a frame 14 or frame which is structural, that is to say rigid.
  • This framework 14 forms a cage completely surrounding the rotor 12 and in which the rotor 12 is rotated.
  • the terms lower and upper are used in relation to the position of the device 10 when the latter is in the service position, that is to say in the vertical position.
  • the frame 14 comprises a plurality of longitudinal uprights 16A, 16B, 16C, 16D which are four in the example shown in Figure 1 and which are arranged to virtually form the longitudinal edges of a block.
  • the longitudinal uprights 16A, 16B, 16C, 16D are connected to each other by first 18A, second 18B, 18D transverse uprights.
  • the first transverse uprights 18A and the longitudinal uprights 16A, 16B delimit a first inlet surface of the flow inside the frame or exit of the stream of the frame 14, and the first transverse uprights 18C and the longitudinal uprights 16C, 16D delimit a second surface opposite the first surface and serving to exit the flow of the frame or the flow inlet within the frame 14, respectively.
  • the frame 14 also comprises two lateral flanks vis-à-vis, delimited by the longitudinal uprights 16B, 16C and 16A, 16D and the second transverse uprights 18B, 18D. These flanks also comprise reinforcing arms 20 crossing in pairs and connecting the longitudinal uprights 16B, 16C and 16A, 16D obliquely, the ends of said arms 20 being arranged adjacent the ends of the second transverse uprights 18B, 18D.
  • the rotor 12 comprises an upper plate 22 integral with a shaft 24 connected to an electric generator 26 and N modules each comprising a plate 27 and a plurality of blades 28 each having a wing profile comprising a leading edge 30 and a trailing edge 32 (Figure 3).
  • the N modules are successively assembled from 1 to N along the axis 34 of the rotor so that the blades 28 of any module K, with KG [2; N], be integral at their ends of the tray of the module K and the tray of the module K-1.
  • each blade 28 comprises a first end 36 and a second end 38 and each plate 27 comprises a first face 40 and a second face 42.
  • the first end 36 and the second end 38 of each blade 28 are fixed on the first face 40 of the plate 27 of a module K and on the second face 40 of the K-1 module.
  • the first transverse uprights 18A, 18C positioned axially between the ends of the rotor, are arranged substantially in the same plane as a plate 27 of the rotor 12 to prevent impact flow flow through the rotor 12.
  • the trays 27 may be either full or partially hollow. In the first case of full trays, the mechanical efficiency is greater because of a larger torque subsequent to a larger rotating mass. However, the use of trays as shown with recesses, ie partially hollow, limits the force required to move the device between its service positions and maintenance.
  • the first end and the second end of each blade comprises three hollow inserts 44 each having an internal thread (FIG. 4).
  • a first insert 44A is arranged in the vicinity of the leading edge 30, a second 44B in the vicinity of the trailing edge 32 and a third 44C between the first 44A and the second 44B.
  • threaded rods are screwed through the plates 27 in the first 36 and second 38 ends of the blades 28.
  • Each module advantageously comprises the same number of blades 28 and the blades 28 of the modules are arranged staggered along the axis of the rotor.
  • the blades of a module K are thus arranged in anybody with the blades of the module K-1 and / or the module K + 1.
  • all the blades 28 of the same module are identical and preferably have a symmetrical profile of the NACA00XX type which may be NACA0016 with a chord less than 0.3 m.
  • the rotor 12 has the particularity of being devoid of a central shaft for connecting the plates 27, which limits the disturbances to the flow flow through the rotor 12.
  • the frame 14 or frame comprises an upper portion 46 which is devoid of any module and which is traversed by the shaft 24 of connection to the electric generator, which allows, when the rotor 12 is immersed, to facilitate the flow of floating debris .
  • the rotor 12 is rotatably guided at its lower and upper ends on the frame 14 by means of ball bearings such as plain ball bearings.
  • FIG. 3 shows the connection of the lower plate 27 corresponding to the plate of the fourth module with the frame 14.
  • a segment or cylindrical stud 48 is fixed on a disk 50 itself fixed by bolting on the second face 42 of the plate 27 of the fourth module.
  • a ball 52 is fixedly engaged around the cylindrical stud 28 and is housed in a spherical recess defined by an annular piece 54 fixed by bolting on a cylindrical member 56 on which are fixed oblique arms 20 of the lower face of the frame 14 (FIGS. 1 and 3).
  • the upper plate 22 of the rotor 12 is fixed to a disk itself attached to the drive shaft 24 of the electric generator 26.
  • This shaft 24 comprises a ball 58 engaged in a spherical recess of an annular piece 60 which is bolted to a cylindrical member 62 to which oblique arms 20 are attached.
  • the ball joints 58 are made of a material which does not require lubrication and which is suitable for little wear in a humid environment. when the rotational speeds of the rotor are of the order of 30 to 50 revolutions per minute.
  • the blades 28 may be made of composite material or steel formed of an epoxy foam core for example and covered with a low pressure injected urethane casing.
  • the invention finally relates to an installation 63 comprising a floating platform 64 carrying the device described above.
  • the platform 64 comprises a gantry 66 comprising a motorized winder 68 of a cable 70, one end of which is connected to the device 10 which is rotatably articulated on the platform 64.
  • the device can be easily moved from its service position ( Figure 5) vertical to its maintenance position ( Figure 6) horizontal.
  • the platform has a substantially elongated shape in a given direction (arrow A) provided to be aligned with the direction of the flow.
  • the platform is represented in a position such that the flow or flow flows from left to right or from right to left.
  • the upstream / downstream ends 72 forming the bow and the stern of the platform 64 include portions 74 having a concave rounded outer wall 75 and having a latticework internal metal structure. Bars 76 or vertical rods extend under the bottom of the platform 64 from the lattice structures. In operation, the large debris circulating substantially below the waterline of the platform 64 are thus prevented from circulating under the platform 64 in the direction of the tidal turbine and thus circulate on each side thereof.

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Abstract

L'invention concerne un rotor (12), en particulier pour hydrolienne, comprenant N modules comportant chacun un plateau (27) et une pluralité de pales (28) ayant chacune un profil alaire, les N modules étant assemblés successivement de 1 à N le long d'un axe de manière à ce que les pales (28) de tout module K, avec K ∈G [2; N], soient solidaires à leurs extrémités du plateau du module K et du plateau du module K-1.

Description

ROTOR POUR HYDROLIENNE
L'invention concerne un rotor pour hydrolienne ainsi qu'une installation intégrant un tel rotor.
On connaît des hydroliennes à axe vertical dites de Darrieus.
Dans ce type de configuration, le rotor comprend des pales régulièrement réparties autour de l'axe du rotor. Les pales présentent un profil alaire comportant un bord d'attaque et un bord de fuite et sont orientées de manière à ce que les bords d'attaque et les bords de fuite des aubes s'étendent globalement selon l'axe du rotor. Les pales sont généralement reliées par des bras à un arbre central lui-même relié à entraînement à un arbre d'un générateur électrique.
La force de portance qui se développe sur les pales est à l'origine d'un couple moteur qui se transmet via les bras à l'arbre central qui entraîne l'arbre du générateur et permet ainsi la production d'électricité.
Toutefois, les hydroliennes connues ne sont pas satisfaisantes car elles ne permettent pas de réaliser les opérations de maintenance d'une manière simple. De plus, la présence d'un arbre central nuit à la performance globale de l'hydrolienne en créant des tourbillons impactant la ou les pales remontant le flux et qui sont génératrices de portance.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème.
A cet effet, elle propose un rotor, en particulier pour hydrolienne, comprenant N modules comportant chacun un plateau et une pluralité de pales ayant chacune un profil alaire, les N modules étant assemblés successivement de 1 à N le long d'un axe virtuel (non matériel) de manière à ce que les pales de tout module K, avec K e [2 ; N], soient solidaires à leurs extrémités du plateau du module K et du plateau du module K-1 .
L'invention propose ainsi de réaliser un rotor avec une pluralité de modules élémentaires qui sont assemblés successivement les uns aux autres. Lorsque l'on souhaite allonger ou raccourcir le rotor, il suffit d'ajouter ou de supprimer une série de pales et un plateau. Les pales présentent ici un bord d'attaque et un bord de fuite et sont agencées pour fonctionner selon le modèle de Darrieus
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque pale d'un module K comprend une première extrémité fixée de manière amovible sur une première face du plateau dudit module et une seconde extrémité fixée de manière amovible sur une seconde face du plateau du module K-1 . Ces deux faces sont ainsi en regard l'une de l'autre.
La fixation amovible des modules permet un montage et un démontage simple et rapide d'un ou de plusieurs modules, ce qui permet d'aisément adapter la longueur du rotor à la profondeur disponible dans le flux dans lequel on souhaite agencer le rotor.
Pour réaliser le montage et le démontage, chaque pale peut comprendre, à au moins l'une de sa première extrémité et de sa seconde extrémité, des inserts filetés s'étendant à l'intérieur de la pale et dans lesquels sont engagés des vis serrées sur la seconde face du plateau du module K.
De préférence, les deux extrémités des pales sont fixées de la même manière au moyen des inserts filetées précités. Cela est particulièrement intéressant lorsque les pales sont des pales droites, c'est- à-dire présentant un bord d'attaque et un bord de fuite rectilignes et parallèles et lorsque les pales présentent un profil symétrique. En effet, dans cette configuration, l'une ou l'autre des extrémités des pales peut alors être fixée indifféremment sur l'un ou l'autre des plateaux.
Dans une réalisation préférée de l'invention, les modules comprennent tous un même nombre de pales et les pales des modules, régulièrement réparties autour de l'axe du rotor, sont agencées en quinconce suivant l'axe du rotor. Dans cet agencement particulier, les pales d'un module K sont ainsi alignées avec les pales d'un module K+2. L'agencement en quinconce permet de lisser au cours d'un tour du rotor la valeur du couple vue par le rotor et donc par l'arbre du générateur électrique auquel est relié le rotor.
De préférence, toutes les pales d'un même module sont identiques et ont de préférence un profil symétrique du type NACA00XX. Le nombre XX indique l'épaisseur maximale du profil en pourcentage de la corde de la pale. Ainsi, lorsque XX est égal à 15, cela indique que la pale a une épaisseur maximale qui correspond à 15 % de la longueur de la corde de la pale.
Préférentiellement toutes les pales sont identiques et ont un profil symétrique du type NACA00XX.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les secondes extrémités des pales du premier module sont reliées à un plateau dit supérieur solidaire d'un arbre de liaison à un générateur électrique.
Le rotor selon l'invention est dépourvu de tout arbre central reliant les plateaux entre eux, ce qui permet de simplifier le montage et le démontage des différents modules.
L'invention concerne un dispositif comprenant une ossature rigide formant une cage dans laquelle est guidé en rotation un rotor tel que décrit précédemment.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le rotor est guidé en rotation à ses deux extrémités dans l'ossature au moyen de paliers à rotule tels que des paliers à rotule lisse. L'utilisation de paliers à rotule autorise, en fonctionnement, une déformation par flexion du rotor entre ses deux extrémités. Ces deux rotules autorisent ainsi cette déformation tout en garantissant une rotation optimale du rotor sans induire de contraintes délétères dans les modules.
Dans une configuration préférée de l'invention, l'ossature entoure intégralement le rotor, ce qui permet de protéger le rotor lors des opérations de déplacement du dispositif. L'ossature peut présenter en section une forme carrée, l'ossature étant formée de montants longitudinaux parallèles à l'axe du rotor et montants transversaux reliant lesdits montants longitudinaux.
Certains des montants transversaux sont agencés dans un même plan qu'un plateau du rotor de manière à limiter l'impact des montants transversaux sur l'écoulement du flux vers les pales du rotor.
Dans une réalisation pratique du dispositif, celui-ci comprend une partie dépourvue de module et au travers de laquelle s'étend l'arbre de liaison au générateur électrique. Cette partie est de préférence agencée à l'extrémité dite supérieure du rotor et permet ainsi lorsque le rotor est immergé de faciliter la circulation des débris flottants.
L'invention concerne encore une installation comprenant une plate-forme flottante sur laquelle un dispositif tel que décrit ci-dessus est monté à pivotement entre une position de service sensiblement verticale et une position de maintenance sensiblement horizontale.
L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels :
la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif selon l'invention formant une hydrolienne ;
la figure 2 est une vue schématique d'une extrémité d'une pale ;
la figure 3 est une vue schématique de la liaison de l'extrémité inférieure du rotor au plateau inférieure ;
la figure 4 est une vue schématique de la liaison de l'extrémité supérieure du rotor au plateau supérieur ;
la figure 5 est une représentation schématique d'une installation comprenant une hydrolienne selon l'invention en position de service ;
la figure 6 est une représentation schématique d'une installation comprenant une hydrolienne selon l'invention en position de maintenance.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un dispositif 10 formant une hydrolienne comprenant un rotor 12 agencé à l'intérieur d'une ossature 14 ou bâti qui est structural, c'est-à-dire rigide. Cette ossature 14 forme une cage entourant intégralement le rotor 12 et dans laquelle le rotor 12 est guidé à rotation. Dans la suite de la description, les termes inférieure et supérieure sont utilisés en relation avec la position du dispositif 10 lorsque celui-ci est en position de service, c'est- à-dire en position verticale.
L'ossature 14 comprend une pluralité de montants longitudinaux 16A, 16B, 16C, 16D qui sont au nombre de quatre dans l'exemple représenté en figure 1 et qui sont agencés de manière à virtuellement former les arêtes longitudinales d'un pavé. Les montants longitudinaux 16A, 16B, 16C, 16D sont reliés les uns aux autres par des premiers 18A, des seconds 18B, 18D montants transversaux. Les premiers montants transversaux 18A et les montants longitudinaux 16A, 16B délimitent une première surface d'entrée du flux à l'intérieur de l'ossature ou de sortie du flux de l'ossature 14, et les premiers montants transversaux 18C et les montants longitudinaux 16C, 16D délimitent une seconde surface en vis-à- vis de la première surface et servant à la sortie du flux de l'ossature ou à l'entrée du flux à l'intérieur de l'ossature 14, respectivement. L'ossature 14 comprend également deux flancs latéraux en vis-à-vis, délimités par les montants longitudinaux 16B, 16C et 16A, 16D et les seconds montants transversaux 18B, 18D. Ces flancs comprennent également des bras 20 de renfort se croisant deux à deux et reliant les montants longitudinaux 16B, 16C et 16A, 16D en oblique, les extrémités desdits bras 20 étant agencées au voisinage des extrémités des seconds montants transversaux 18B, 18D.
Comme cela est visible sur la figure 1 , le rotor 12 comprend un plateau supérieur 22 solidaire d'un arbre 24 de liaison à un générateur électrique 26 et N modules comportant chacun un plateau 27 et une pluralité de pales 28 ayant chacune un profil alaire comportant un bord d'attaque 30 et un bord de fuite 32 (figure 3). Les N modules sont assemblés successivement de 1 à N le long de l'axe 34 du rotor de manière à ce que les pales 28 de tout module K, avec K G [2 ; N], soient solidaires à leurs extrémités du plateau du module K et du plateau du module K-1 . Dans l'exemple représenté sur la figure 1 , le rotor comprend quatre modules 1 , 2, 3 et 4 (N=4), le module 1 étant le module supérieur et le module 4 le module inférieur. Plus précisément, chaque pale 28 comprend une première extrémité 36 et une seconde extrémité 38 et chaque plateau 27 comprend une première face 40 et une seconde face 42. La première extrémité 36 et la seconde extrémité 38 de chaque pale 28 sont fixées sur la première face 40 du plateau 27 d'un module K et sur la seconde face 40 du module K-1 . On remarque que les premiers montants transversaux 18A, 18C, positionnés axialement entre les extrémités du rotor, sont agencés sensiblement dans un même plan qu'un plateau 27 du rotor 12 pour éviter d'impact l'écoulement du flux au travers du rotor 12. Les plateaux 27 peuvent être soient pleins ou partiellement creux. Dans le premier cas de plateaux pleins, le rendement mécanique est plus important du fait d'un couple plus important consécutif d'une masse en rotation plus importante. Toutefois, l'utilisation de plateaux comme représentés avec des évidements, c'est dire partiellement creux, permet de limiter la force nécessaire au déplacement du dispositif entre ses positions de service et de maintenance.
Afin de faciliter le montage et le démontage des modules et donc des pales 28 et des plateaux 27, la première extrémité et la seconde extrémité de chaque pale comprend trois inserts 44 creux comportant chacun un filetage interne (figure 4). Un premier insert 44A est agencé au voisinage du bord d'attaque 30, un second 44B au voisinage du bord de fuite 32 et un troisième 44C entre le premier 44A et le second 44B. Ainsi, des tiges filetées sont vissées au travers des plateaux 27 dans les premières 36 et secondes 38 extrémités des pales 28.
Chaque module comprend avantageusement le même nombre de pales 28 et les pales 28 des modules sont agencées en quinconce suivant l'axe du rotor. Les pales d'un module K sont ainsi agencées en quiconque avec les pales du module K-1 et/ou du module K+1 . Dans une réalisation pratique de l'invention, toutes les pales 28 d'un même module sont identiques et ont de préférence un profil symétrique du type NACA00XX qui peut être NACA0016 avec une corde inférieure à 0,3 m.
Comme on le remarque aisément sur la figure 1 , le rotor 12 selon l'invention présente la particularité d'être dépourvu d'un arbre central de liaison des plateaux 27, ce qui limite les perturbations à l'écoulement du flux au travers du rotor 12.
L'ossature 14 ou bâti comprend une partie supérieure 46 qui est dépourvue de tout module et qui est traversé par l'arbre 24 de liaison au générateur électrique, ce qui permet, lorsque le rotor 12 est immergé, de faciliter la circulation des débris flottants.
De plus, le rotor 12 est guidé à rotation à ses extrémités inférieure et supérieure sur l'ossature 14 au moyen de paliers à rotule tels que des paliers à rotule lisse.
La figure 3 représente la liaison du plateau inférieure 27 correspondant au plateau du quatrième module avec l'ossature 14. Pour cela, un segment ou téton cylindrique 48 est fixé sur un disque 50 lui-même fixé par boulonnage sur la seconde face 42 du plateau 27 du quatrième module. Une rotule 52 est engagée fixement autour du téton cylindrique 28 et est logée dans un évidement sphérique délimité par une pièce annulaire 54 fixée par boulonnage sur organe cylindrique 56 sur lequel sont fixés des bras obliques 20 de la face inférieure de l'ossature 14 (figures 1 et 3).
De même, le plateau supérieur 22 du rotor 12 est fixé à un disque lui-même fixé à l'arbre 24 d'entraînement du générateur électrique 26. Cet arbre 24 comprend une rotule 58 engagée dans un évidement sphérique d'une pièce annulaire 60 qui est fixée par boulonnage sur un organe cylindrique 62 sur lequel sont fixés des bras obliques 20.
De préférence, les rotules 58 sont réalisées dans un matériau ne nécessitant pas de graissage et qui est apte à peu s'user en milieu humide lorsque les vitesses de rotation du rotor sont de l'ordre de 30 à 50 tours par minute.
Afin de réduire la masse de l'ossature 14, celle-ci est de préférence réalisée en aluminium. Les pales 28 peuvent être réalisées en matériau composite ou en acier formé d'un noyau en mousse Epoxy par exemple et recouvert d'une enveloppe en uréthane injecté à basse pression.
L'invention concerne enfin une installation 63 comprenant une plate-forme flottante 64 portant le dispositif décrit ci-dessus. La plate-forme 64 comprend un portique 66 comportant un enrouleur 68 motorisé d'un câble 70 dont une extrémité est reliée au dispositif 10 qui est articulé à rotation sur la plate-forme 64. De cette façon, le dispositif peut être aisément déplacé de sa positon de service (figure 5) verticale à sa position de maintenance (figure 6) horizontale.
Sur les figures 5 et 6, la plate-forme a une forme sensiblement allongée dans une direction donnée (flèche A) prévue pour être alignée avec la direction du flux. La plate-forme est représentée en position telle que l'écoulement ou flux circule de la gauche vers la droite ou de la droite vers la gauche. Pour éviter que les embâcles naturels ou artificiels, c'est à dire les débris flottants, de grandes dimensions ne circulent en direction de l'hydrolienne 10, les extrémités amont/aval 72 formant la proue et la poupe de la plate-forme 64 comprennent des portions 74 comportant une paroi 75 externe arrondie concave et ayant une structure interne métallique en treillis. Des barres 76 ou tiges verticales s'étendent sous le fond de la plate- forme 64 depuis les structures en treillis. En fonctionnement, les gros débris circulant sensiblement sous la ligne de flottaison de la plate-forme 64 sont ainsi empêchés de circuler sous la plate-forme 64 en direction de l'hydrolienne et circulent ainsi de chaque côté de celle-ci.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Rotor (12), en particulier pour hydrolienne, comprenant N modules comportant chacun un plateau (27) et une pluralité de pales (28) ayant chacune un profil alaire, les N modules étant assemblés successivement de 1 à N le long d'un axe de manière à ce que les pales (28) de tout module K, avec K e [2 ; N], soient solidaires à leurs extrémités du plateau du module K et du plateau du module K-1 .
2. Rotor selon la revendication 1 , dans lequel chaque pale (28) d'un module K comprend une première extrémité (36) fixée de manière amovible sur une première face (40) du plateau (27) dudit module et une seconde extrémité (38) fixée de manière amovible sur une seconde face (42) du plateau du module K-1 .
3. Rotor selon la revendication 2, dans lequel chaque pale (28) comprend, à au moins l'une de sa première extrémité (36) et de sa seconde extrémité (28), des inserts (44) filetés s'étendant à l'intérieur de la pale et dans lesquels sont engagés des vis serrées sur la seconde face du plateau (27) du module K.
4. Rotor selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel les modules comprennent tous un même nombre de pales (28) et dans lequel les pales des modules sont agencées en quinconce suivant l'axe du rotor (12).
5. Rotor selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel toutes les pales (28) d'un même module sont identiques et ont de préférence un profil symétrique du type NACA00XX.
6. Rotor selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les secondes extrémités (38) des pales (28) du premier module sont reliées à un plateau (22) dit supérieur solidaire d'un arbre de liaison (24) à un générateur électrique (26).
7. Rotor selon l'une des revendications précédentes, le rotor (12) étant dépourvu de tout arbre central reliant les plateaux entre eux.
8. Dispositif comprenant une ossature rigide (14) formant une cage dans laquelle est guidé à rotation un rotor (12) selon l'une des revendications 1 à 7.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rotor (12) est guidé à rotation à ses deux extrémités dans l'ossature (14) au moyen de paliers à rotule tels que des paliers à rotule lisse.
10. Dispositif selon l'une la revendication 7 ou 8, dans lequel l'ossature entoure intégralement le rotor (12) et présente en section une forme carré, l'ossature (12) étant formée de montants longitudinaux (16A, 16B, 16C, 16D) parallèles à l'axe du rotor (12) et de montants transversaux (18A, 18B) reliant lesdits montants longitudinaux (16A, 16B, 16C, 16D).
1 1 . Dispositif selon la revendication 8, dans lequel certains des montants transversaux (18A, 18B) sont agencés dans un même plan qu'un plateau (27) du rotor (12).
12. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 1 1 et la revendication 7, dans lequel l'ossature (14) comprend une partie dépourvue (46) de module et au travers de laquelle s'étend l'arbre (24) de liaison au générateur électrique (26).
13. Installation (63) comprenant une plate-forme flottante (64) sur laquelle un dispositif (10) selon l'une des revendications 8 à 12 est monté à pivotement entre une position de service sensiblement verticale et une position de maintenance sensiblement horizontale.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008036307A1 (de) * 2007-08-10 2009-05-07 Krauss, Gunter Strömungsenergieanlage
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