WO2019022589A1 - La turbine micro cyclonique d'ordre n - Google Patents

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Slimane BOUSSELHAM
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Bousselham Slimane
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • a wind turbine is considered to be limited by a range of hours of operation on average between 1500 and 2000 hours per year.
  • This type of wind turbine is very polluting. It destroys the vegetation of the background of action, and very noisy since it produces a very irritating sound of about 50 decibels for those who live around at a distance of 250 meters.
  • Savonius type wind turbines consist of two or three blades, usually half-cylinder shaped and operate on the drag force. They can be with straight blades, or twisted.
  • the advantage can start at low speed, the main disadvantage: too expensive and that "it requires a lot of equipment",.
  • the Darrieux wind turbine is on its own, consisting of two or three blades which, all its height with aerodynamic profiles, and operate on the lift force. It is positioned directly on the ground, which allows the generator and multiplier to be installed next to it.
  • the wind turbine can be started at low speeds, but it is not very powerful for its size. In addition, to replace the main bearing of the rotor, it must be disassembled completely.
  • the maximum recoverable wind power is 0.3 (8/27) times the wind density multiplied by the area in contact with the wind, further multiplied by the cube wind speed.
  • a cyclone is a whirlwind of air that moves very quickly while spinning on itself; its component parts are .-
  • annular cloudy zone starting from the neighborhood of the ground up to the top of the vortex and consisting of very thick clouds giving sometimes stormy precipitations and gusts of extremely violent wind. The strongest winds are met there; This is your most destructive area
  • Tornadoes are natural weather phenomena that develop from cyclones; They are shorter horns that arise from the winds of the cyclone clouds under the effect of the rotation of the winds to arrive on the earth (tornado) or on the sea in the form of sea tubes.
  • the tornado is a swirling atmospheric disturbance of great intensity but of limited size accompanied by violent winds. This is the most violent and destructive weather phenomenon, with gusts of more than 300 km / h, even reaching more than 700 km / h in the most extreme cases. Nevertheless, its geographical extent and its life span are low.
  • the tornado begins near an updraft of a storm. It forms an inverted cone-shaped cloud column or funnel at the base of a cloud (a cumulonimbus) to the ground. The lower end descends gradually to the ground or the wind is very swirling causing a drink that drives up the debris on its way.
  • a tornado is classified according to its intensity, on the Fujita scale, which ranges from FO, with winds of less than 115 km / h, up to F5, with winds of more than 420 km / h.
  • Desertification has adverse environmental impacts on economic en by inducing Poverty and mass migration; In fact the damage of the sands is diversified and unlimited, they can invade houses, villages, threaten cities and their invasion, roads and railways, oases and reduce water sources to even make them disappear ,
  • the native populations proceed either by the construction of the barriers or by stabilizing sand dunes with local plants or by reforestation by plants adapted to these arid climates. in the end, to regenerate and fertilize the soil.
  • the object of the invention consists in the creation of a turbine formed of a multitude of blades scattered in stages on axes so as to achieve a precise spatial configuration which makes it possible to transform the circulation of a fluid (the air or water), from the state of flow Lignaires to another a state of evolved flow, swirling in micro-cyclonic form, which gives it the capacity to imitate in miniature the natural phenomena such as, cyclones, tornadoes, eddies of water and swirls of dust, and make them exploitable in various fields.
  • a fluid the air or water
  • This turbine is a rotor formed of a central axis (tree), its two bous two series of horizontal axes intersecting and are perpendicular to it; Between two parallel horizontal axes there are two minor axes or vertical bars which carry hinges "one for holding the blade driven by a spring, and ⁇ other for carrying an incidence regulator system.
  • the axes l FIGURES N ° 1 - 2 - 3 -4 - 5 - 6 3
  • Horizontal axes two sets of 8 axes intersecting each other along the x and y axis, and placed perpendicular to the axis of rotation oz.
  • the spherical axes of fixing of the horizontal axes are circular axes intended for the connection and the fixing of the horizontal axes between them, in number from two to three, according to the magnitude of the turbine.
  • the small vertical axes ⁇ They are intended to carry the blades by the hinges; They are small bars ⁇ axes) which connect the series of horizontal axes superior with the horizontal axes inferior (one to one), They are in number of only one per blade; and another series of these minor axes intended to carry the incidence control systems.
  • the chosen profile is a blade or helix which has the shape of a portion of a cylinder-plastic or steel preferably divided into 4 equal pieces between them of the same surface of incidence equidistant from the center;
  • Each blade has a defined advantage according to use: FIGURES N ° 1 7 - o Thin arc (portion of a conical cylinder shaped funnel, arched and conical) for a sand eliminator
  • Each blade is articulated radially by one or more hinges on which it is suspended, this articulation is composed of two parts, one fixed on the blade "the other on the small axis perpendicular to one or two horizontal axes,.
  • the springs applied to the turbine [FIGURE s N ù 3-5- 6 - 7 - 8]
  • Each blade of the turbine is pulled towards the interior of the turbine by springs applied towards the inside of the turbine and its rotation on the hinges towards the outside of the turbine stopped by a type of nonreturn valve which is a system incidence regulator.
  • a type of nonreturn valve which is a system incidence regulator.
  • the number of springs applied to each blade is variable depending on the stability and stiffness required, but to simplify and understand, this turbine was stopped by a spring per blade, the springs applied to the turbine are placed almost at the ends of each blade, and oriented towards the inside.
  • a blade stage is defined as a set of blades identical to each other in size and radius of curvature (like a cylinder divided into pieces of 2, 3, 4 ...) and height of choice, each having a spring and an incidence control system, placed in a circular path.
  • the blade stages of the turbine are concentric (nested stages) to the number n stages with n greater than or equal to one ⁇ 1); each stage carries a number of blades m greater than or equal to two (2),
  • the overall profile of the turbine concerned is stopped for the mastery of studies with 3 stages of blades nested one inside the other, "it is the definition of the order 3", separated from the central axis by radii specific goods r1 r2 r3; Each stage carries 4 blades (4 in number per stage x 3 so the turbine is made up of a total of twelve ⁇ 12) blades and distributed in space by desired heights, depending on the desired power and Futility.
  • the overall profile of the turbine is 3 stages of blades, 12 blades, 12 systems regulating valves of incidence, 12 springs and the radius to the choice.
  • This turbine can change the design of the parts of its solid .with no change of purpose. indeed, changes in application points can be applied to its springs and ways of doing to its impact control systems.
  • This incidence control system can change shape, position and how to do behind the blade or its internal side, without changing the purpose of operation.
  • this fluid at the center of the turbine each blade of the inner floor it causes a shear in a plane inclined with a degree of impact to be reflected on the adjacent blade of the floor blade and so on in blade to close the loop impact and swirl ie in stage with summation of the flow rates of fluids from incidents, causing a narrowing of the fluid stream lines, to a maximum power swirling fluid ⁇ stage which is a function of the shape of the blade, which induces a progressive stretching of the springs attached to the blades of the stage to a maximum tension of the applied springs; it is the saturation of the stage of blades in tourbi! lonic fluid (internal stage).
  • the filling passes to the upper stage to synthesize a second vortex and a stretch max, on the springs of the intermediate stage and so on, for towards the end to have an interlocking of swirls saturated in fluid and a total stretching of the three types of springs applied, which makes the mechanics of the solid of the turbine stopped at three floors and dynamic, fluid within the more complex turbine,
  • This turbine has no orientation system facing the fluid thanks to the distribution of these 4 inlet slots made of the blades of the external stage in the turbine and the branched spherical circuits, it will allow to recover the wind well adapt to sudden variations in the orientation of the wind-like fluid,
  • the stages E1 and E2 whose capacities are reduced in volume compared to the last external blade stage E3, they arrive at their max. They fill up and saturate quickly with swirling fluid (is full) and the stretches of the springs are at their disposal. It is the filling speed of the blade stages which will be called later on, the speed of loading in fluid.
  • This loading of the stages is not total (the closing is not complete), there is always a flow rate for maintaining the flow balance of the floor to floor and the inputs and outputs.
  • This fluid in the turbine loading phenomenon is governed by a mathematical equation ⁇ parametric curve which is that of the differential equation Bessel [[The loading of a system over time and tend to a pseudo saturation and load stability]]] see internet Bessel equation;
  • the equations of the fluid flows inside the blade stage are those of the vortices, but resolved by the tension forces developed by the springs.
  • Fluid flow within the floor Swirls, changing the center of the turbine of a singular point type foyer- to a singular item-type center. (See the theories of singular points type focus and center type on the internet), And the pace of the fluid in the center, evolves from an ellipsoidal form to a circular form.
  • This system allows the blade hinged on its hinge to adjust the angle of incidence .
  • This is to initially set at the angle of incidence (its inclination Jörs ⁇ ré payroll ie fixed flow (quantity ) of wind entering the turbine, and the amount of vortex wind (expressed as wind pressure inside the turbine, which triggers then develops the force aerodynamic generated by the turbine. It plays the role of anti - centrifugal effect i.e. against this effect of the centrifugal force of the rotating blade, the force that tries to remove it from its rotational path and therefore this centrifugal force is made usable in parallel with the aerodyne force when it is triggered.
  • the blade is tilted to a desired degree of incidence, adjusted and stopped by the incidence angle regulator tip of this system to adjust the flow rate of the fluid to initially flow through the blade into the turbine.
  • the angle of incidence formed by each blade evolves under the effect of a fluid and changes from a maximum degree incidence - initially set for each pay of stages of blades according to the axes ox and oy in this case, then decreases by stretching effect on the spring which is under the effect of the fluid flow state, to tend to the maximum reduction at the end of saturation; which is not the case in women HAWT where this angle is increasing and not exceeding 18 ° at 23 ° , beyond, i! hinders thereafter the rotation of these types Eoiiennes by the phenomenon of vortices of wakes that it generates,
  • - a is a lengthening constant it is a ratio of the length of the stretching surplus [fixed at 2 for example for all the springs].
  • the spatial configuration of the blades of this turbine gives the starting fluid a micro-cyclonic shape where the spaces between the blades form spiral V-shaped and branched-shaped spirals giving towards the end of the spiral bands distinctive in them, branched, curvilinear, convergent all towards the center of the turbine (in the form of a drink in a whirling tornado), (cases of cyclones and natural tornadoes); So at the trailing edge of each pays the chances of recording swirls of wakes are zero, Justified also by: • The big difference in wind speed shouted by a chotomic eolio report and by the passes formed by the blades of two different stages.
  • the wind-winding phenomenon induces a kinetic moment-retention phenomenon of the dynamic tube, which attracts more air by stabilizing it in the form of a micro-cyclonic swell with a gravitational field effect.
  • s spirmlms are the air flows (v-shaped) that enter via the inclined blades of the other floors.
  • the air is compressed in the form of a turbulence inside the turbine, which gives the turbine the appearance of micro-cycone operation of order n.
  • the blades are reduced and easily dismountable
  • the turbine after exposure to a fluid velocity v, it is filled with tidal fluid and then closes on itself and stabilizes in a fluid inlet-outlet equilibrium.
  • the turbine is triggered initially by the flow of fluid under a micro cyclonic state; this fluid very quickly induces a loading of the system in vortex wind "speed of loading very fast” hence a very fast startup speed, very important in the field of renewable energies.
  • This stability that rotation into a .R.U. may be at various levels of openings or blade closures of each floor.
  • Tx - k x
  • Tx spring return force (N)
  • k spring return constant (n / m)
  • x stretching or elongation (m).
  • the overall resulting tension of the turbine after its saturation in swirling fluid is given by the set of tensions of all the springs applied ie. by all the elongations of the 4 springs of each of the 3 stages of blades which is:
  • centrifugal forces are those developed by the axes and the blades of the turbine when they are in rotation movement. They are in number of 12 forces for the blades and 16 forces for the horizontal axes ⁇ neglecting small vertical axes); These forces are triggered in parallel with your aerodyne forces (or hydro dynes) and their intensities believe according to the rotational movement of the turbine.
  • F G -TG "- k. x 1 x 4 + - k. x2 x 4 + - k. x3 x 4
  • This overall tension of the springs will be that of the global aerodynamic force generated, which will turn the turbine and recoverable in mechanical form at the shaft. This is the overall power generated by the turbine summarized in Table 2 below.
  • the aerodynamic force is that resulting d ! a vortex and not that of a known normal wind. Unlike the aerodynamic drag and lift forces of the HAWT and Vawt turbines, which are those of a normal flow wind.
  • the aerodynamic force is not a function of the square of the velocity and the surface but expressed in the form of k springs and their elongation (not like Hawt and Vawt wind turbines). As it can be calculated by your equations of vortices and other methods such as a dynamometer,
  • the variation of the stiffness constants Kx of the springs has a broad spectrum of variation of aerodynamic or hydrodynamic forces related thereto.
  • aerodyne force is the one initially developed by two micro cyclones and increases as a function of the reduction of these two micro cyclones which convert into 2 x 3 vortices at full fluid saturation where this global aerodyne force becomes maximal. So its intensity is very large and also depends on the extent of two micro starting cyclones (so its design) it develops and the number of vortices formed in fluid saturation. while the hydraulic overall strength is that of a single cyclone micro developing a dynamic tube bottom (a black hole in blocks of rotational water]
  • Each blade is found at a distance d from the shaft axis.
  • the aerodynamic forces developed by each pay and each stage of blades as the centrifugal forces are equal in intensities and opposite in direction. we have 6 torques of moment of aerodynamic forces of the 12 blades,
  • the shape of the theoretical curve of power of the turbine is dependent on the filling ratio of fluid, divided into three parts, or three areas.
  • ZONE I The wind is insufficient to mobilize the blades and turn the turbine.
  • ZONE III plateau area of constant power, known and recoverable due to stationary fluid saturation which is a function of the number of stages of wages.
  • the inertia of a body depends on its mass, its force and its position relative to the axis of rotation of the body (4).
  • the skater By squeezing her arms along her body, the skater decreases her moment of inertia, increasing her speed of rotation, since her kinetic moment is preserved;
  • V speed of rotation
  • the translational speed (on a circular path) of each of the two masses is proportional to the rotational angular velocity of the system.
  • a spinning top is kept in balance thanks to the gyroscopic force (bike wheel ).
  • the gyroscopic force (bike wheel ).
  • the gyroscopic force bike wheel
  • the effect is observed with a restoring force that tends to rebalance, This force causes the precession of the axis of the object. Therefore, any balanced object rotating around the shaft and on its tip, once launched, resist changes in its orientation by gyroscopic effect.
  • turbine that is the case, it looks like a symmetric top that balances on its tip under the gyroscopic effects. so it is much more maintained in space when it is rotated, assured by its displacement.
  • the degree of elasticity of the applied springs and the regulators of incidence and the ratio éolio - chotomie of the fluid will allow him a good flow of the fluid and the stability of its speed of circulation according to the types of spirals of these fluids registered by the turbine at the start.
  • the turbine is therefore a node located in the fluid lines (like a node in the middle in a rope and the sludge of the rope); so this phenomenon will ensure on its side a better stability of the turbine,
  • (12 / b) example of turbine (of order 2) with 2 stages of blades with 3 blades by stages
  • (12 / c) example of turbine (of order 2) 2 stages of blades with 4 blades by stages
  • FIGURE N ° 1 2 the turbine of order 3 (3 stages of 4 blades each) in cross section. showing the flow of fluid [A]; formation of four (4) spirals of the micro cyclone fluid that all converge towards the center of the turbine (the eye of the cyclone), [it is still the spiral form of the galaxy 'the milky voice' to 4spiral and the same principle]
  • FIGURE N ° 1 3
  • FIGURE N ° 1 4 The turbine of order “3" in 3 d of cylindrical form " under the effect of the air; It develops two tubas on both sides of the turbine it is the form of a stellar black hole; each is formed (forced) of three nested vortices.
  • FIGURE N ° 1 5 shows the unit of the turbine: blade - spring - incidence control system In cross section; the gravitational flow field of intra-pale fluid where the current lines are almost concentric create and develop an internal pressure in the stage on the blades of the stage; it is the desired aerodynamic force (or the micro cyclonic force) compensated by the restoring force developed by the spring. So computable, identical to the spring tension applied to the blade.
  • FIGURE N ° 1 6 The set of aerodynamic forces generated (all the micro cyclonic forces or the power of the cyclone formed by the turbine) to the number of [12]. In rotation movement of the turbine » 12 other centrifugal forces' encrypted 'rotating blades are added, they are divided into' displacement 'torque,
  • FIGURE N ° ⁇ B ⁇ the theoretical curve of the rotational accelerations of the turbine.
  • FIGURE N ° ⁇ C ⁇ The theoretical power curve delivered by the micro cyclone as a function of its saturation.
  • FIGURE N ° 1 7 the different types of blades that can be used in the turbine.
  • FIGURE N ° 8 the turbine of order "3" type wind turbine:
  • FIGURE N ° 1 9 the turbine of order "3" type tidal:
  • FIGURE N ° 20 The turbine of order "3" type vacuum cleaner - diffuser of sand;
  • This turbine in this tidal form (or a wind turbine that follows), seen its power of rotation and the advantages they present especially its closing after its saturation in fluid which protects it against the strong winds (it reminds the skater who folds her arms ), It will replace all the pumping wind turbines placed on well-water sources that have been in existence for a very long time and most of which are old pumping wind turbines that are obsolete or destroyed by strong winds,
  • liver In coastal areas and oceanic climate or mist is liver "this cyclone micro turbine with these horizontal air snorkels will be a real cyclone micro machines producing water;
  • this turbine is a vortex machine or micro cyclone fog; it will participate in the regeneration of water sources which are currently increasingly regression on all in Morocco and the world. Reinforced for example the water needs of the city of sidî Ifni in Morocco and other cities of the world by these machines with fog tornadoes,
  • this micro-cyclic turbine of order n by the number of stages (order n) that it presents. It develops a multitudes of micro cyclonic form such as the different forms and types of natural micro cyclones encountered and different forms of galaxies.
  • the fluid (wind) inside the turbine is triggered by two micro cyclones under the effect of the speed of the wind table and then emerges on both sides of the turbine in the form of vortices that propagate along axis oz by the 2 tubas formed; their stretching according to the conservation laws of the moment kinetics cause the advantage of the surrounding air to be attracted to and into the turbine, and the incident wind field is more advantageous, which inclines it along curved lines before joining the blades of the turbine;
  • ALTERNANCE is a BIG TRAFFIC OF VEHICLES (case city marrakech)
  • micro cyclonic wind turbines endowed with a strong recycling of the wind (the order n of stages of blades) above the conical turbines of order n will participate in a top producing free energy from vehicle traffic and wind populations will benefit from it traffics to generate electricity in a significantly Until sufficient.
  • FIG.18 the turbine releases from its two sides two lines of current of very strong air (assembly of 2 x 3 swirls converging and gathered all on a line in forced tubas.
  • this new wind turbine will have a wide range of size and design, going from the smallest portable type size (for travel ⁇ to the largest of about a dozen meters, for the production of electrical energy high voltage (sufficient for the desalination of seawater for example), through a household wind turbine the size of a 'tray of a parabola' for the purpose of self-supply homes agglomerated or isolated, All these advantageous characteristics that it presents "will allow it economically while reducing costs, which are already reduced in its construction 0 namely, the installation cost of a wind turbine including first cost space / your operating costs and maintenance costs. and its way of doing and its increased energy production, will enable it to increase both its income as a wind turbine through energy production, and its profitability.
  • This contribution consists of a mechanical tool that will reinforce and later divert the wind table ie. to amplify the linear kinetic energy of the wind and to change its form, its power and its orientation after having circulated in the turbine in micro-cyclonic form and the birth of another type of wind forced with multi-pusher flow » barrier sweeper, collector » and sand evacuator, which I see in my opinion very effective for this problem and very profitable at lower cost. And I hope that he will take an active part in the endless efforts of civilization to fight the scourge of desertification in various countries such as Morocco.
  • TWO HORIZONTAL CHANNELS OF TUBULAR TYPE in form of tube
  • two tubas "FORCED” or TWO TORNADES or two forced horizontal vortices are formed on both sides the wind pressure gradient turbine horizontally uniform and growing radially from the outside to the inside
  • This new unprocessed turbine will play a very important role in the fight against desertification and land protection.
  • the flow in the system develops two tubas of opposite directions, each resulting from the half-half of the turbine and which has a pressure gradient increasing from the outer blade stage to the inner stage (from ⁇ outside to the lower), but at constant pressure in the same stage of blades),
  • the turbine must be inclined to the ground, at a given angle to the horizontal,
  • This Turbine Shape will allow wind shear and tapered spiral swirl ring in the turbine, allowing the fluid inside the system to have a single direction of flow from bottom to top justified by the difference in pressure from bottom to top (for each stage of blades), in other words mechanically. and inf. stages of pale and spring stiffness constants that will give the turbine a conical shape to their closures. Consequently, there will be a parabolic-shaped suction-discharge jet with a variable range as a function of the inclination of the turbine relative to the horizontal.
  • micro cyclone of order n synthesized by the turbine under the effect of the air in reality it is two opposite micro cyclones which will be converted into a single developed up into a forced tubas or micro cyclone compressed) in the form of a single tube preserved by the physical phenomenon of conservation of kinetic moment or dilemma winding of the wind table, coming out of the turbine like a powerful light.
  • This sandy beach can be put back in the sea - seas and win more or less dry ground
  • This wheel can be propellers with sharp blades in effect joined to propellers in sharp blades, it will allow the crushing of the algae released and the spoil.
  • the resulting force of the fluid in the form of micro-cyclonic tornadoes or tubas, this nested and incomplete vortices developed by the turbine under the effect of its contact with the air (or compressed micro-cyclone) is also a powerful micro cyclonic force or a powerful microcyclonic snorkel " once it is inclined relative to the horizontal by a given angle. it will develop a forward force (created by the scuffling down of the turbine, inclined at a given angle) and which will serve as a thrust of the craft to which it is bound and beyond, this horizontal pushing force will be used in the displacement of the boats,

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  • Elimination Of Static Electricity (AREA)

Abstract

L'objet de l'invention consiste en la création d'une turbine formée de séries de pales emboitées en étages ou rotors et éparpillées sur des axes de façon à réaliser une configuration spatiale bien précise, permettant de transformer l'écoulement d'un fluide y circulant (l'air ou l'eau) de son état d'écoulement Lignière à un état d'écoulement évolué en vortex, tourbillonnaire sous forme micro cyclonique, et delà la capacité de cette turbine d'imiter en miniature les phénomènes naturels tel que, les cyclones, les tornades, les tourbillons d'eau et les tourbillons de poussières et même stellaire en forme et en mécanismes de fonctionnement tel que les trous noirs et les galaxies spiralées. Cette capacité de la turbine de synthétiser et modéliser à petite échelle sous forme emboités ces vortex naturels racines de la vie, à aussi la capacité de les rendre exploitables après recyclage des fluides à plusieurs niveaux et elle est considérée comme sources de plusieurs solutions adéquates aux problématiques soulevées dans différents domaines: ▪ La dynamique du solide de la turbine, développée par des vortex de fluides emboités (l'eau ou l'air): en énergie implosive dans le domaine des énergies renouvelables et la production d'énergies électriques, dans le pompage des eaux des oued et des puits, et autres. ▪ La dynamique d'écoulement du fluide type air tourbillonnaire, sortant sous forme de mini tornades emboitées en tubas de la turbine -Dans la lutte contre la désertification et l'envahissement des sables mouvantes, Dans la production de d'eau, Dans la dépollution des villes métropolitaines et autres. Elle permettra aussi de comprendre ces phénomènes naturels précités et d'en tirer des conclusions, du fait qu'elle présente un apport scientifique très important de règles et de lois physiques et aéro ou hydro dynamiques qui la régissent tel que les concepts de cylindrée, d'éolio -hydro chotomie, les spirales micro cycloniques et leurs nombre, le tube dynamique, la houle ou marée micro cyclonique et son champs gravitationnel en relation avec ces différentes formes, les tubas de mini-tornades similaires aux trous noirs stellaires, les courbes de puissance et de saturation en fluide, comme outils de règles scientifiques et le solide de la turbine comme outil de laboratoire.

Description

PROJET D'INVENTION
Titre : LA TURBINE MICRO CYCLONIQUE DORDRE N
Présenté par s Slimane Bousselham
A. / LE MEMOiRE DESCRMi'TIE
PARTIE I : L'OBJET DU PROJET D'INVENTION ET LE DOMAINE D'ACTION DE L* INVENTION.
PARTIE II : LA DESCRIPTION DE L'INDICATION DE L'ETAT DE LA TECHNIQUE
ANTERIEURE .
PARTIE III : LA DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION EN TANT QUE SOLUTIONS APPORTEES AUX PROBLEMATIQUES SOULEVEES .
PARTIE IV : LES AVANTAGES ET LES SOLUTIONS APPORTEES PAR CETTE INVENTION MICRO CYCLONIQUE AUX PROBLEMATIQUES D'ENERGIE , DE LA DESERTIFICATIONS , DE LA POLLUTION DES VILLES ET LA PROTECTION DE L'ENVIRONNEMENT .
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Elle sont Limitées à deux ou trois pales , et une taille qui est généralement très grande et présente des problèmes de sécurité et de stabilité ,
Les tourbillons de sillages chez les éoliennes HAWT à partir des angles d' incidences dépassant 18° à 23 ° et entravent par la suite la rotation de ces types éoliennes .et considérés comme une barrière limitant des d'incidences ,
On considère qu'une éolienne est limité par une fourchette de nombre d'heure de fonctionnement en moyenne entre 1 500 et 2 000 heures par an.
Ce type d'éolïenne est très polluante .elle détruit la végétation de l'arrière plan d'action ,et très bruyante puisqu'elle produit un son très irritant d'environ 50 décibels pour ceux qui habitent autour à une distance de 250 mètres .
Cependant, elles fonctionnent mal dans des vents instables ou de directions incertaines. Elles sont généralement plus bruyantes que les VAWT. Enfin leurs pales peuvent briser, elles posent donc un problème sécuritaire plus important que tes VAWT .
LES KOLIE.WE* A AXE VERTICAL .* VAWT « Vertical Axis JVind Turbine ».
ft existe aussi plusieurs types d eoliennes verticales. Les deux principales sur le marché sont l'éolienne Savonîus et l'éolienne Darrieus. Le principal avantage de ces types d'éoiienne est qu'ils ne nécessitent pas de mécanisme d'orientation contrairement aux éoliennes à axe horizontal. De plus, ils ne produisent pas beaucoup de bruit.
Les éoliennes de type Savonius sont constituées de deux ou trois aubes, généralement en forme de demi-cylindre et fonctionnent sur la force de traînée. Elles peuvent être à pales droites, ou torsadées. L'avantage, peut démarrer à basse vitesse, le principal inconvénient : trop coûteuse et qu'« elle nécessite beaucoup de matériel »,.
L'éolienne Darrieux est pour son compte, constituée de deux ou trois pales qui, font toute sa hauteur à profils aérodynamiques, et fonctionnent sur la force de portance. Elle est positionnée directement sur le sol, ce qui permet d'installer le générateur et le multiplicateur à côté. L'éolienne peut démarrer à de faibles vitesses , mais elle n'est pas très puissante, pour sa grandeur. De plus, pour remplacer le palier principal du rotor, il faut la démonter complètement.
ΙΓΑΙ ΤΠΕ* FAMILLES NOU ELLES ΙΙΈΟΜΕΛ'ΛΈ* APPAILIISSEXT sous formes d'hybrides, par un croisement entre les éoliennes des familles < VAWT-VAWT > - < HAWT - laqua ,
(B\WT et -VAWT » »
ΙΙΆΙΤΙΙΐ:* SONT XQt'VELLES ;
La saphomènre inventée par les tunisiens
- L' éolienne â lentille inventée par les japonais .
» l'aérogénérateur BSB™ .
- L'éolienne sans pales tout simplement un grand mat sans rien au sommet qui génère
l'électricité par sa vibration par te vent inventée par un groupe d'ingénieurs espagnole ,
1
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La puissance maximale récupérable du vent est égale à 0,3 (8/27) fois la densité du vent multipliée par la surface en contact avec te vent, encore multipliée par la vitesse du vent au cube.
Cette loi de Betz est mise en cause p?r cette Invention
B /ETAT DE L'ART SUE LES ECOULEMENT DES FLUIDES SOUS FORME DE CYCLONES ET DE TORNADES :
LES CYCLONES■
Par Définition Un cyclone est un Tourbillon d'air qui se déplace très rapidement en tournoyant sur lui-même ; ses parties composants sont .-
- L'ŒIL, d'un diamètre de 30 à 60 km en moyenne, au sein duquel le vent est faible, le ciel plus ou moins dégagé, la pression très basse et fa température relativement élevée
- LE MUR DE L'ŒIL : zone nuageuse annulaire partant du voisinage du sol jusqu'au sommet du tourbillon et constituée de nuages très épais donnant des précipitations parfois orageuses et des rafales de vent extrêmement violentes .On y rencontre les vents les plus forts ;C'est ta zone la plus destructrice
- LES BANDES SPIRALÉES : qui sont des lignes de grains s'enroulant en spirales autour du centre une énorme masse nuageuse pouvant s'étendre sur un rayon de 500 à 1000 km, organisée en bandes spiralées convergeant en un anneau central compact et étroit . On y rencontre toute sorte de nuages dont les cumulonimbus orageux générateurs de trombes dévastatrices
- EXTRAIT SUR INTERNET-
LES TORNADES DE POUSSIÈRES ET LES TROMBE S DES PHÉNOMÈNE S NATURELS DÉVASTATEUR S l
Les tornades sont des phénomènes météorologiques naturels qui se développent à partir des cyclones ; se sont des trompes plus moins longues qui prennent naissance des vents des nuages des cyclones sous l'effet de la rotation des vents pour arriver sur la terre ( tornade }ou sur la mer sous forme de trompes marines .
La tornade est une perturbation atmosphérique tourbillonnaire de grande intensité mais de dimension limitée accompagnée de vents violents,. Il s'agit du phénomène météorologique le plus violent et le plus destructeur, avec a des rafales de plus 300 km/h, pouvant même atteindre plus de 700 km/h dans les cas les plus extrêmes. Néanmoins, son étendue géographique et sa durée de vie sont faibles.
La tornade commence à proximité d'un courant ascendant d'un orage. Elle Se forme une colonne nuageuse en forme de cône renversé ou d'entonnoir au niveau de la base d'un nuage (un cumulonimbus) jusqu'au sol. L'extrémité basse descend progressivement vers le sol ou le vent est très tourbillonnaîre entraînant un boisson qui entraîne vers le haut les débris sur son chemin.
Une tornade est classée selon son intensité, sur l'échelle de Fujîta, qui va de FO, avec des vents de moins de 115 km/h, Jusqu'à F5, avec des vents de plus de 420 km/h .
EXTRAIT SUR INTERNET
POUR PLUS DE DÉTAIL SUR FORMATIO ET D'IMAGE*
VOIR CYCLONES TORNADES TROMBES MARINES SUR INTERNET
* D'après les études météorologiques, les études sur des cyclones et les tornades naturelles sont dans la phase embryonnaire, ils sont difficiles à mètriser du fait par leurs position , leurs déclenchement , leurs grandes vitesses de déplacement et de rotation et ('ampleurs des dégâts qu'ils peuvent enregistrer .
* Alors que les tornades artificielles sont synthétisées à petite échelle toujours avec un apport d'énergie mais non exploitables. Je cite La tornade synthétisée par un groupe d'étudiants au polytechnique en France , La tornade synthétisée par La musée de Mercédès en Allemagne { 34 m de hauteur )et D'autres très petites dans différents laboratoires ,
( VOIR .TORNADES ARTIFICIELLES SYNTHÉTISÉES SUR INTERNET )
* Les travaux d'une équipe d'ingénieurs canadiens supervisés par l'ingénieur louis ichaud , par lesquels il se sont arrivés à faire une tornade verticale de longueur d'une vingtaine de mètre ( 24 m) de longueur mais ou la synthèse fait appel un toujours à un apport d'énergie (ces travaux ressemblent en partie aux tornades développées par à cette invention J
( VOIR : ATMOSPHÉRIQUES VORTEX ENGINE- - MOTEUR TOURBILLON A TMOSPHÉRIQUE SUR INTERNET
)
*Les tornades naturelles horizontales crées au mois de septembre par les nuages de monitoring en Australie et d'autre en Amérique du nord sont des tourbillons horizontaux tabulaires de nuages ou de poussières qui se prolonge sur des grandes distances et tendes jusqu'à 1000 km de longueur , f VOIR : sNAom HORIZONTALES SUR anwmer) .
* Alors que les tourbillons d'air et les tourbillons d'eau appelés aussi les trous noirs , naissent partout dans le monde et presque personne ne s'intéresse pas à ces phénomènes naturels phénoménales -à mais connaissances- . ( VOIR TOURBILLONS D'AIR , TOURBILLONS EAU_
TROUS NOIRS VIDÉOS ET IMAOES SUR INTERNET ) .
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C/ L'ETAT DE LA TECHNICITE ACTUELLE DANS LE DOMAINE DE LA LUTTE CONTRE la DESERTIFICATION ET LA PROTECTION DE L'ENVIRRONNENT ,
LA DESEHTtFllA TÏÏOiV
la désertification a des impacts néfastes sur l'environnement sur Γ économiques en induisant la Pauvreté et la migration de masse ; En effet les dégâts des sables sont diversifiés et illimités ,ils peuvent .envahir des maisons, des villages, menacer les villes et leurs envahissement, les routes et des voies ferroviaires, des oasis et réduire les sources en eau jusqu'à même les faire disparaître ,
Actuellement, pour Combattre les effets du vent et les sables qu'ils ramènent .tes populations autochtones procèdent soit par la construction des barrières soit en stabilisant les dunes de sable avec des plantes locales soit par le reboisement par les plantes adaptées à ces climats arides et en fin soit de régénérer et fertiliser les sols.
Malgré que tout le monde, les organismes internationaux les pays touchés par ce phénomène de désertification à climat aride à semi aride , déploient et unifient les efforts pour combattre ce fléau , l'impact de ces efforts déployés restent encore très minimes voir insignifiants devant l'ampleur de ce phénomène naturel ravageur de la nature et de ces terrains ,
LE PROBLEME DE LA ΡΟΙ.ΐ ΓΓ/ΟΛ DES VILLES PAR LE TRAEIt BES
VEMUCVLMS :
Les Villes Métropolitaines du monde deviennent de plus en plus polluées suite aux nuages de fumées laissés par le trafic des véhicules tel que des gaz à effet de serre de type monoxyde et dioxyde de carbone à des taux élevés , par conséquent les populations autochtones souffrent de maladies qui en dérives tel que les maladies cardio-vasculaires , respiratoires et cutanées ... avec un problème de réchauffement de ses villes par cette effet de serre.
Pour remédier à ces problématiques , Les solutions apportées sont insuffisantes devant l'effet polluant .le seul remède actuel c'est le reboisement qui demeure insuffisant ..
Figure imgf000012_0001
D/ CONCLUSION SUR L'ETAT DE L'ART DES ENERGIES
RENOUVELABLES ACCTU ELLES ET LA LUTTE CONTRE LA DESERTIFICATION ET LA PROTECTION DE L'ENVIRRONNEMENT :
Après examen minutieux de la majorité de ces éoliennes et hydroliennes , on constate qu'elles sont mises face au courant de fluide qui les traverses et la rotation générée de leurs rotors est assurée en général par une seule plate forme de pale repartie en un seul étage de pales ( rotor ) réduit en nombre à rendement limité principalement en fonction :
■ De la vitesse du fluide incident .
■ Du rendement mécanique du rotor vers l'axe de la génératrice ;
■ Du nombre de pale du rotor qui est limité à deux ou trois pales , et leurs tailles qui est généralement très grande et présente des problèmes de sécurité et de stabilité,
■ Du nombre d'heure de fonctionnement annuel ,
Que ce soit les conditions de fonctionnement imposée par le régime du fluide moteur qui traversent ces types de machines à air ou eau .Que ce soit la modification dynamique de la géométrie de leurs étage de pales « ROTOR » pour offrir des performances les plus adaptées à la situation Ou même le croisement de leurs familles , Ces éoliennes ou hydroliennes ou hybrides sont considérées actuellement comme les plus développées et diversifiées actuellement malgré leurs façons de faire qui est toujours presque la même : la turbine est mise face au vent et traversée par le fluide vent ou eau .
Cette Façon de faire de turbine ( rotor } mise face et traversée par le vent est considérée très ancienne et date du fond des ténèbres de l'histoire ( 2000 ans a/J ) et ne présente pas de nouveauté ,avec un taux de rendement qui reste toujours inférieur à 100 ./. et limité pour la majorité par la limite de Betz 59 ,/ , , Justifiée par le mécanisme des turbines à eau qui sont utilisées depuis l'antiquité dans les oueds, pour mouler les grains, ou pour pomper l'eau aux fins d'agriculture et qui sont à principe très ancien .
Mais comme toujours, Les recherches scientifiques dans ce monde se poursuivent et se multiplient dans ces domaines , pour l'amélioration des rendements dans ces domaines et de participer vivement , d'une manière importante et rapide à la compensation de l'énergie polluée produite conduisant à la réduction des gaz ù effet de serre sur la planète ; Alors que le fléau de la désertification ,les recherches sont très minimes devant l'ampleur des dégâts causés .
En effet , en opposition avec ces façons 'classiques3 d 'exploitation des énergies renouvelables et de lutte contre la désertification , une nouvelle façon de faire par les micro cyclones et les micro tornades synthétisés, demeure très efficace, qu' on essayera de détailler dans la limite du possible et de la mettre en valeur dans ce projet d'invention .
m ΡΛΙΙΤΙΕ III
DESCRtRTIOX DETAILLEE DE L'L VEXTIO.
Ιί il DESCRIPTION DES PARTIES SOUDES COMPOSANTES DE LA TURBINE
L'objet de l'invention consiste la création d'une turbine formée d' une multitude de pales éparpillées en étages sur des axes de façon à réaliser une configuration spatiale bien précise qui permet de transformer la circulation d'un fluide (l'air ou l'eau ) ,de l'état d'écoulement Lignières à un autre un état d'écoulement évolué, tourbillonnaire sous forme micro cyctonique , Ce qui lui donne la capacité d'imiter en miniature les phénomènes naturels tel que , les cyclones, les tornades ,les tourbillons d'eau et les tourbillons de poussières, et de les rendre exploitables dans divers domaines .
Cette la turbine est un rotor formé d'un axe central { arbre ) , à ses deux bous deux séries d'axes horizontaux entrecroisés et lui sont perpendiculaire ; Entre deux axes horizontaux parallèles il y a deux petits axes ou barres verticales qui portent des charnières » l'un destinée à porter la pale tirée par un ressort , et Γ autre destiné à porter un système régulateur d'incidence . les axes : l FIGURES N° 1 - 2 - 3 -4 - 5 - 6 3
L'axe Vertical = axe de rotation = l'arbre ;Un seul axe central vertical qui suit l'axe oz perpendiculaire à des axes horizontaux, ,
Les axes Horizontaux :deux séries de 8 axes entrecroisés entre eux suivant l'axe des x et y , et posés perpendiculaires à l'axe de rotation oz .
Les axes sphériques de fixation des axes horizontaux : Se sont des axes circulaires destinés pour la liaison et la fixation des axes horizontaux entre eux ,en nombre de deux à trois ,en fonction de l'ampleur de fa turbine .
Les petits axes verticaux .· ILs sont destinés à porter les pales par les charnières ;Se sont des petites barres { axes ) qui relient les séries d'axes horizontaux supérieurs avec les axes horizontaux inférieurs ( un à un ) , Ils sont au nombre d'un seul par pale ; et une autre série de ces petits axes destinée à porter les systèmes régulateurs d'incidences .
Les pales ou hélices de la turbine : [ FIGURE N° 3 - 1 7 - 1 8 - 1 9 - 20 1
Le profile choisi est une pale ou hélice qui a la forme d'une portion d'- in cylindre en plastique ou en acier de préférence divisé en 4 morceaux égaux entre eux de même surface d'incidence équidistants du centre ;
Figure imgf000014_0001
Chaque pale a un profite définit en fonction de d'utilisation : FIGURES N° 1 7 - o Mince en arc [portion d'un cylindre conique en forme d'entonnoir, arqué et conique) pour un éliminateur de sable
o Mince en portion d'un forme ellipsoïdale '[ en portion d'une ellipsoïde en acier ] 'comme la forme d'un oignon divisé en 4 morceaux et espacée ses feuilles ) pour l'éolîenne o Mince [ en portion d'un cylindre en acier jpour une hydrolienne.
Chaque pale est articulée radialement par une ou plusieurs charnières sur lesquelles elle est suspendue , cette articulation se compose de deux parties, l'une fixée sur la pale » l'autre sur le petit axe perpendiculaire à un ou deux axes horizontaux ,. les ressorts appliqués à la turbine : [ FIGURE s Nù 3-5- 6 - 7 - 8 ]
Chaque pale de la turbine est tirée vers ('intérieur de la turbine par des ressorts appliqués vers l'intérieur de la turbine et sa rotation sur les charnières vers l'extérieur de la turbine arrêtée par un type de clapet anti retour qui est un système régulateur d'incidence .Pour former au départ une pale face au vent avec un angle d'incidence fixe et réglable et mesurable .
Le nombre de ressorts appliqués à chaque pale est variable en fonction de la stabilité et de la raideur demandée ;mais pour simplifier et bien comprendre , on a arrêté cette turbine à un ressort par pale , les ressorts appliques à la turbine sont placés presque aux extrémités de chaque pale , et orientés vers intérieur .
La turbine est arrêtée à trois (3 ) étages de pales , chaque étages est formé de quatre (4 ) paies stabilisés par trois séries de ressorts donc au total 3 x 4 = 12 ressorts appliqués à la turbine . les systèmes régulateurs des angles d'incidences et anti -effet
centrifuges des pales de la turbine : [ FIGURES N° 3- 4 -5 ]
C'est un système de forme variable qui se trouve suspendue sur un petit axe vertical derrière chaque pale , articulé par une ou plusieurs charnières jl est à double fonction , il permet à la pale de faire deux actions à la fois ,de Régler au départ l'angle d'incidence du fluide sur la pale et de supposer à l'effet de sa force centrifuge quand elle est en mouvement de rotation .( non détaillé )
Figure imgf000015_0001
la répartition des pales dans la turbine soys forme d' étages de pales et les étages en nombre n (l'ordre (n) des étages ( n=3 ) . [ FIGURES N° 6 -7 -8 -9 ]
Un étage de pale est défini comme un ensemble de pales identiques entre elles en taille et rayon de courbure ( comme un cylindre divisés en morceaux de 2 , 3, 4... ) et de hauteur au choix, menue chacune d'un ressort et un système de régulation d'incidence , posé dans une trajectoire circulaire . les étages de pales de la turbine sont concentriques ( étages emboîtés ) au nombre n étages avec n supérieur ou égale à un { 1 ) ; chaque étage porte un nombre de pales m supérieur ou égale à deux (2) ,
Le profile globale de la turbine : [ FIGURES N° 6 -7 -8 -9 - 1 7 -1 8 -1 9 I
Le profile globale de la turbine concerné est arrêté pour la maîtrise des études à 3 étages de pales emboîtés l'un dans l'autre , « c'est la définition de l'ordre 3 » , distants de l'axe centrale par des rayons biens précis r1 r2 r3 ; Chaque étages porte 4 pales ( au nombre de 4 par étages x 3 donc la turbine est constituée au total de douze {12 ) pales .et reparties dans l'espace par des hauteurs désirées , en fonction de la puissance et de Futilité désirées .
Le profile globale de la turbine est de 3 étages de pales ,12 pales ,12 systèmes clapets régulateurs d'incidences ,12 ressorts et les rayon au choix .
Les angles d'incidences formés par toutes les pales de la turbine :
« ET LA ROSE D'INCIDENCE DE LA TURBINE » [ FIGURES N° 4 -5-6-7-8 ]
Pour chaque pale de la turbine .elle est inclinée par rapport à la nappe du vent incidente d'un angle a grâce au système régulateur d'incidence , cette angle est maximale, fixé au départ pour Chaque étage de pale , donc toute les pales d'un étage de quatre pale présentent un môme angle d'incidence a [a 1 = a 2= a 3= a 4 ] ;
Mais cette angle peut être identique ou différent pour deux étages de pales différents ; D'où une échelle qui montre d'inclinaison de toutes les pales par rapport à l'incidence c'est « LA ROSE
D'INCIDENCE DE LA TURBINE OU L'ÉCHELLE D'INCIDENCE »jEIIe nous do ne Une idée sur la façon de régulation de passage des débits de fluide d'un étage à un autre , et de degré de remplissage en fluide d'un même étage de pales .
Figure imgf000016_0001
Diverses types de turbines et la Formule de la turbine [ FIGURES NG 6 - 7 8 - 9 1
La conception et la réalisation du solide de ces types de turbines est fonction du nombre d'étages et du nombre de pales par étage et du nombre d'axes horizontaux ,d'où la nécessité d'une manière de gérer cette façon de faire : c'est la formule de la turbine .
-Exemplel = fr = 8 / 3 / 4 ; nombre axes horizontaux de 8 x2 .nombre étages de pales 3
( d'ordre n n=3 ) .nombre pales par étages 4 .
-Exemple 2 = fr = 6 / 2 / 3 nombre axes horizontaux de 6 x 2 .nombre étages de pales 2
( d'ordre n n=2) , nombre pales par étages 3 .
-Exemple 3 = fr = 8 / 2 / 4 nombre axes horizontaux de 6 x 2 .nombre étages de pales 2
( d'ordre n n=2) .nombre pales par étages 4 .
Autres façons de réalisation de la configuration du système de régulateur d'incidences et de application des ressorts aui pales de la turbine ;
Cette turbine peut changer la manière de conception des parties de son solide .sans changement de but . en effet des changements de points d'application peuvent être appliqués à ses ressorts et des façons de faire à ses systèmes régulateurs d'incidences .
■ Exemple Changement de l'emplacement des ressorts de la turbine et leurs points d'applications :
Selon Les positions des ressorts par rapport à la pale plusieurs façon sont envisageables » en effet dans ce cas ils sont placés à l'intérieur des étages de pales .tirant celles ci vers l'intérieur peuvent changer et se positionner ( fixés ) et ce placer extérieurement derrière les pales du coté opposé au cas déclaré auparavant et tire la pale vers l'arrière .
- Exemple de formes du système régulateur d'incidence :
Ce système régulateur d'incidence peut changer de forme , de position et la manière de faire derrière la pale ou de son coté interne , sans changer de but de fonctionnement .
B / DESCRIPTION 11 MECANISME il FONCTIONNEMENT il LA TURBINE :
Description de incidence du fluide le vent ou l'eau sur la pale
; [ FIGURES N° 5 1 0 - 1 1 - 1 2- 1 3 ]
L'ÉCOULEMENT DU FLUIDE A TRAVERS LES ÉTAGES DE PALES ET LE CONCEPT
DE REMPLISSAGE DES ÉTAGES DE PALES EN FLUIDE ET LE CONCEPT do vitesse de ehmrffetmemt mm fluide et la saturation (un phénomène nouveau important dans le domaine des énergies renouvelables)
Figure imgf000017_0001
En général Effet du vent sur une plaque inclinée d'un angle a avec "horizontal développe deux forces aérodynamiques , la traînée et ïa portance , la turbine, suite aux cols formés par tes couloirs d'amenés entre les séries d'étages de pales de l'extérieur vers I intérieur , le fluide ( l'air ou l'eau ) passe sous son écoulement lignière à un écoulement curviligne spirale pour converge vers son Γ œil , tout en suivant les règles et tes phénomènes de Bernoulli , l'effet venturi et l'effet coanda .
Une fois ce fluide est au centre ,il subît le phénomène de recyclage ' travailler face et dans le vent ' et non pas comme dans ie cas classique actuel ou les pales du rotor {étage de pales ) sont mises face et traversées par le vent .limité pour la majorité des cas par la limite de Bedz .
En effet, ce fluide au centre de la turbine, chaque pale de l'étage interne lui provoque un cisaillement selon un plan incliné avec un degré d'incidence pour se réfléchir sur la pale adjacente de l'étage et ainsi de suite de pale en pale pour fermer la boucle d'incidence et de ie faire tourbillonner dans l'étage avec sommation des débits des fluides incidents de départ ,ce qui provoque un resserrement les lignes de courant de fluide, jusqu'à une puissance maximale de tourbillonnement du fluide de Γ étage qui est fonction de la forme de la pale, ce qui induit un étirement progressif des ressorts attachés aux pales de l'étage jusqu'à une tension maximale des ressorts appliqués ; c'est la saturation de l'étage de pales en fluide tourbi!lonnaire ( étage interne ) .
Une fois la saturation en fluide tourbillonnaire a eu lieu et l'étirement des ressorts appliqués à l'étage sont au maximum ( allongement max. des ressorts L la }. le remplissage passe à l'étage supérieur pour synthétiser un deuxième tourbillon et un étirement max, sur les ressorts de l'étage intermédiaire et ainsi de suite , pour vers la fin avoir un emboîtement de tourbillons saturés en fluide et un étirement total des trois types de ressorts appliqués . ce qui rend la mécanique du solide de la turbine arrêtée à trois étages et la dynamique ,des fluides à l'intérieur de la turbine plus complexes ,
L' air pressé par sa vitesse initiale achemine vers le centre de la turbine » il dépend de plusieurs paramètres physiques :
• De la forme de la pale ( exploitation de la puissance du fluide selon les axes ox oy oz )
• De l'angle d'incidence appliqué à chaque pale ,
• De la vitesse du départ de la nappe du vent .
• Les tensions des ressorts appliqués sur les pales et leurs raideurs ,
• Les rayons de séparation des étages de paies ,
• Du rapport d'aspect de la turbine hauteur sur le rayon ( h/r ) et la surface incidente -pour chaque étage ce pales .
Figure imgf000018_0001
Cette turbine ne possède aucun système d'orientation face au fluide grâce à La répartition de ces 4 fentes d'entrées faites des pales de l'étage externe dans la turbine et aux circuits spïralés ramifiés, elle permettra de bien récupérer le vent et de s'adapter aux variations brutales de l'orientation du fluide type vent ,
LE CONCEPT DE REMPLISSAGE DES ÉTAGES DE PALES EN FLUIDE OU
CONCEPT DE VITESSE DE CHARGEMENT DES ÉTAGES :
En fonction de la configuration spatiale de la turbine faîte par l'inclinaison de ses pales .Cette manière d'acheminement du vent vers le centre suit selon les cas les équations des courbes paramétriques mathématiques : des spirales logarithmiques ou spirales d'or ou spirales iitius ou de spirale Ricci ou autres .
Les étages E1 et E2 .vues leurs capacités réduites en volumes par rapport au dernier étage de pales externe E3 , ils arrivent à leur max.se remplient et se saturent rapidement en fluide tourbillonnaire ( fait son plein } et les étirements des ressorts sont à leur max. C'est la vitesse de remplissage des étages de pales qu'on appellera par ia suite ; la vitesse de chargement en fluide .
Ce chargement des étages n'est pas total ( la fermeture n'est pas totale ) ,il reste toujours un débit de circulation pour le maintien de l'équilibre d'écoulement de l'étage en étage et des entrées et sorties .
Ce phénomène de chargement de la turbine en fluide est régie par Γ équation d'une courbe paramétrique mathématique qui est celle de l'équation différentielle de Bessel [[ Le Chargement d'un système dans le temps et sa tendance à une pseudo saturation et une stabilité en chargement ]] voir internet équation de Bessel ;
Les équations des écoulements de fluide à l'intérieur de l'étage de pales sont celles des tourbillons , mais résolues par les forces de tensions développées par les ressorts .
Pour le fluide eau ( l'hydrc-lienne ) : l'écoulement suit les équations à potentiels complexes de type tourbillonnaire type puits } .
Le flux de fluide à l'intérieur de l'étage Tourbillonne, évolue au centre de la turbine d' un point singulier de type foyer- à un point singulier type centre . ( voir les théories des points singuliers type foyer et type centre sur internet ), Et l'allure du fluide au centre, évolue d' une forme ellipsoïdale à une forme circulaire .
Description du mécanisme de fonctionnement du système régulateur des angles d'incidences des pales de la turbine : C FIGURE N° 5 - t 1 ]
Ce système permet d'articulé la pale sur sa charnière pour Régler l'angle d'incidence .cela consiste à fixé au départ l'angle d'incidence ( son inclinaison Jdésïré de la paie c.à.d. fixé le flux (quantité ) de vent entrant dans la turbine ,et delà quantité de vent tourbillonnaire (exprimé sous forme de pression de vent à l'intérieur de la turbine , qui déclenche développe par la suite la force
Figure imgf000019_0001
aérodynamique générée par la turbine . Il joue le Rôle d'anti - effet- centrifuge c.à.d. s'oppose à cette effet de la force centrifuge de la pale en rotation , La force qui essaye de la faire sortir de sa trajectoire de rotation et donc cette force centrifuge est rendue exploitable en parallèle avec la force aérodyne quand celle-ci est déclenchée .
H est traversé par le vent et ne s'oppose pas à Γ écoulement rotationnel du fluide vent ou eau circulant entre les étages JI présente deux Phases D'action :
PHASE 1 : REMPLISSAGE DE L'ÉTAGE DE PALES EN FLUIDE :
la pale est inclinée a un degré d'incidence désiré, réglée et arrêtée par 1e bout de régulateur d'angle d'incidence de ce système pour régler le débit du fluide à rentrer au départ par la pale dans la turbine .
PHASE 2 ; SATURATION DE L'ÉTAGE EN FLUIDE
une fois le champs de vitesse de ligne de courant de fluide est à son max à la saturation de l'étage de pales ( les lignes de courant se resserrent ); la pale fait une rotation croissante pour réduire l'angle formé au départ par le système (se referme sur 'elle-même'- rendre l'angle presque nul ), elle est arrêtée par l'autre bout du système ( 2 ) bout anti -effet centrifuge qui s'oppose à cette effet de la force centrifuge de la pale en rotation ,et l'arrête de sortir de sa trajectoire
Evolution des angles d'incidences formés par toutes les pales de la turbine sous l'effet du fluide recyclé ;
L'angle d'incidence formé par chaque pale évolue sous l'effet d'un fluide et passe d'une incidence à degré maximal - fixé au départ pour chaque paie d' étages de pales selon les axes ox et oy dans ce cas, puis diminue par effet d'ètirement sur le ressort qui est sous effet de l'état d'écoulement de fluide, pour tendre à la réduction maximale à la fin de saturation ; ce qui n'est pas le cas chez les éoiiennes HAWT ou cette angle est croissant et ne dépassant 18° à 23 0 , au delà ,i! entrave par la suite la rotation de ces types éoiiennes par le phénomène de tourbillons de sillages qu'il engendre ,
L'ALLONGEMENT DU RESSORT APPLIQUÉ SUR LA PALE ET LA CONSTANTE D'ALLONGEMENT ( a ) DU RESSORT :
On fixe au départ la longueur d' étirement envisageable { l'allongement X ) , par rapport à la longueur initiale du ressort appliqués à la paie -à vide -. Quand chaque étage de pales est à son maximum de circulation tourbillonnaire du fluide ,Γ étirement des ressorts appliqués est max , d'un allongement fixer au départ pour l'étage . cette étirement est l'allongement fixé de départ , il est fonction de la longueur initiale du ressort dévoilé comme suite :
à une constante variable selon l'étage ( ici c'est ( î/2 )
L / a = x a = L. / x
- L = longueur du ressort à vide { appliqué à la pale sans étirement ) . ■ = l'allongement nécessaire pour atteindre la pseudo fermeture de l'étage de pales le ressort doit être étiré de sa demi longueur à vide { L /2 ) .
- a est une constante d'allongement c'est un rapport des longueur du surplus d'étirement [a FIXÉ À 2 par exemple pour tout les ressorts] .
- On peut varier cette constante( nombre 2)qui représente le pourcentage de son étîrement par rapport à sa longueur initiale appliquée après saturation de l'étage en fluide (degré d'étirement du ressort) ,
APERÇU SUR L 'ÉTIREMENT SOUS FORCE AÉRODYNAMIQUE
Soit une nappe de vent à une vitesse V donnée , La circulation du vent dans le système crée une force aérodynamique F1 sur chaque pale provoquant un étîrement sur les ressorts des paies , l'augmentation de la tension des ressorts jusqu' a fermeture des (4 ) pales du niveau de l'étage ( 1 ) quand le fluide est à l'état tourbillonnai re maximale , alors Γ allongement x = L/a du ressort fixée au départ ( avec a =2 pour ce cas par exemple ) ,
Les ressorts de la turbine sont donc au nombre de douze ( 12 ) pour les (3 ) étages de pales , repartis , en (4 ) ressorts par étage et de 3 types par étage .ayant des constantes de raideur k1 , k2 et k3 ;Au total ( 12 ) ressorts (ou doublé en ' 12 x 2 = 24 ressorts pour !' équilibre d'élasticité de la paie vis-à-vis de l'étirement } Donnant respectivement des allongements x1 , x2 , x3 pour chaque série de ressort de pales de chaque étage de pales .
LA PRÉSENCE O' ÉVENTUEL ROBLÈME DE PHÉNOMÈNE DE TOURBILLONS
DE SILLAGES DANS LA TURBINE .'
Le phénomène de tourbillons de sillages qui se forment normalement par la rencontre des écoulements de vent de part et d'autre d'une pale soumise au vent suite à une différence de vitesse et de pression entre son extrados et de son intrados son intrados est en fort pression par rapport à l'extrados en dépression , mais A Γ extrémité la dépression rentrent en contact avec la pression et provoque ce type de tourbillon , Rencontré chez l'exemple des éoliennes Hawt à partir des angles d' incidences dépassant 18° à 23 0 et entravent par la suite la rotation de ces types éoliennes .
La configuration spatiale des paies de cette turbine donne au fluide de départ une forme micro cyclonique ou tes espaces entre les pales forment des couloires spirales en forme de V et ramifié donnant vers la fin des bandes spiralées distinctives en elles , ramifiées, curvilignes, convergentes toutes vers le centre de la turbine ( en forme d'un boisson chez une tornade qui aspire ),( cas de cyclones et de tornades naturels ) ; Donc au bord de fuite de chaque paie les chances d'enregistrer des tourbillons de sillages sont nulles , Justifiées aussi par :
Figure imgf000021_0001
• La grande différence de vitesse de vent criée par un rapport éolio chotomique et par les cols formés par les pales de deux étages différentes .
• Le phénomène d'enroulement de la nappe du vent induit un phénomène de conservation de moment cinétique du tube dynamique qui attire d'avantage l'air en le stabilise sous forme d'une houle micro cyclonique à effet de champs gravitationnel .
• l'écoulement du fluide sur la pale à vitesse normale s'injecte dans u écoulement interne (à l'intrados) de grande vitesse (tourbillonnaire ) ce qui provoque son attraction vers la turbine pour s'ajouter à ce fluide tourbillonnaire .
• Les écoulements du fluide suivent les couloirs formés par les pales , donnant une circulation libre et continuelle sans perturbation selon des spirales biens définies » spirales logarithmiques » spirales d'or ,,tel enregistrés chez tes cyclones illustrés par les photos satellitaires sur internet .
• La répartition des pales de cette turbine en 4 pales par étage , dégage une configuration spatiale tel un cyclone caractérisée par quatre bandes spiralées d'entrée de vent pour cette turbine , pour deux étages de 3 pales on a 3 bandes spiralées et ainsi de suite ..) comme pour les cyclones le nombre de bandes spiralées de nuage de vent est variable il y en a ceux de 2, 3, 4, et même plusieurs ( source images sur internet ).
LE PHÉNOMÈNE D 'ENROULEMENT DE LA NAPPE DU VENT ET LE SORT DU VENT ENTRANT DANS LA TURBINE : : tu fore» aérodymmmique I FIGURES N° 1 1 - 1 2 - 1 3- 1 ]
A une vitesse donnée de la nappe du vent Je flux du fluide ( d'air ou eau ) en fonction du l'angle d' incidence des pales extérieures , rentre dans le système et les lignes de courant s'empilent (s'entassent ) dans les étages de pales pour vers la fin former une plate forme en forme de tube de champs de ligne de courant hélicoïdale , avec une vitesse angulaire de rotation , C'EST UN CHAMPS DE VITESSE ROTATIONNEL DU FuuiDE DE CHAQUE ÉTAGES qui es fonction du rapport d'aspect de chaque étage [ hauteur sur rayon ( h/r ) ] de la turbine .
Ce champs de vitesse de vent , au cours de son enroulement, il induit une croissance de pression sur les parois des pales de la turbine C'EST LA FORCE AÉRODYNAMIQUE ( ou HYDRODYNAMIQUE) RECHERCHÉE [ Aucune exploitation de force aérodynamique résultante de la force de traînée et de la force de portance, issue de la différence de pression entre l'intrados et l'extrados de la pale ].
Figure imgf000022_0001
LES TOURBILLONS FORMÉS PAR L'EFFET DO PHÉNOMÈNE D'ENROULEMENT
RADIAL DE LA NAPPE DU FLUIDE (VENT OU AIR ) I FIGURE N C 1 ]
Au niveau de la pale :
La pale inclinée par le ressort , l'enroulement et l'empilement des lignes de courant de la nappe du vent par leurs cisaillement selon des angles d'incidences fixés au départ , créent une pression sur les parois de ladite pale .cette pression provoque un éti rement croissant sur le ressort, en fonction du taux l'empilement des lignes de courant jusqu'à saturation en fluide tourbillonnaire ; cette poussée sur les pales représente la force aérodynamique recherchée, issue du tourbillon formé qui peuvent être calculer par ces champs et leurs intensités et accélérations par les équations des tourbillons .
Au niveau de l'étage et les tourbillons ou les micro tornades forcées de fluide formés ;
Cette pression rotationnelle de fluide , sur les parois de chaque étage de pales , induit un étirement croissant sur les 3 types de ressorts et provoque l'application des forces aérodynamiques au niveau des pales des 3 étages de pales de la turbine .
Ces forces de pressions sont croissantes sur tes trois niveaux , ; On aura à la fin de ce tourbillonnement du fluide , la saturation totale de la turbine en fluide tourbillonnaire trois tourbillons intégrés (TR 1 - TR 2 et TR 3) .( ou en 3 micro cyclones emboîtés) reparties en fonction du nombre d'étages ,Un premier tourbillon TR 1 de l'étage de pales E1 Puis un deuxième TR 2 de l'étage de pales E2 puis un troisième tourbillon TR3 de l'étage de pales E3 ,
En réalité il y a toujours l'entrée d' un léger débit de vent pour le maintien de cette état d'équilibre tourbillonnaire stationnaire (( la fermeture n' est pas purement totale pour les 3 étages de pales E1 E2 E3 = !e micro cyclone de départ est compressé en fluide )).
Ces 3 tourbillons responsables de la rotation totale de la turbine sont exploitables sous deux formes ,Sous forme mécanique par la récupération mécaniquement de ces forces aérodynamiques générées sur les pales au niveau de l'arbre et sous forme d' écoulement tourbillonnaire de ce fluide après sa sortie de la turbine sous forme de tornades horizontales ou verticales .
LA RESSEMBLANCE ENTRE LE MICRO CYCLONE ET LES MICRO TORNADES FORCÉES SYNTHÉTISÉS ET DÉVELOPPÉS PAR LA TURBINE ET LES PHÉNOMÈNES NATURELS : LE TROU NOIR ,LE CYCLONE ET LA TORNADE( TROMBE MARINE ) ,* I FIG URE N ° 2 1 3
Etude comparative entre l'écoulement de la turbine et le cyclone naturel ou le trou noir d'eau
Au début de l'écoulement du vent dans la turbine comme on a signalé précédemment , il à une forme cyclonique ou l'œil est autour de l'arbre ;
II Au cour de son chargement en fluide , les tourbillons engendrés par la turbine tournoient sur eux - mêmes mais à la différence du cyclone» ils ne présentent pas de déplacement, ni sont crées par la différence de température alors qu' ils présentent une très grande ressemblance avec toutes tes parties d'un cyclone tel que pour un étage pseudo fermé à sa saturation on aura ;
le fluide qui se manifeste à l'intérieur et donne :
• I* œil du cyclone [ petite ssone centrale vide dans l'étage Centrale pseudo saturé ;
• Un mur dm l'œil tout Je reste du tourbillon de fluide de l'étage de pales centrale :
• M-. s spirmlms sont les flux d'air ( en forme de v )qui entrent via les pales inclinées des autres étages .
La compression de l'air se fait sous forme tourbiilonnaire à l'intérieur de la turbine , ce qui donne à la turbine l'aspect de fonctionnement micro -cyc'onique d'ordre n .
• Les phénomènes physique enregistrés par la mécanique d' écoulement des fluide» de l'écoulement des fluides engendrés exemple tourbillon d'eau 5
Le dilemme d'enroulement et le champs gravitationnel :
[ FIGURE N° 1 3 ] le phénomène physico-naturel appelé le dilemme d'enroulement du fluide de la turbine " ou encor le tube dynamique formé suite à la rotation du fluide , par la conservation de son moment cinétique, il induit la saturation rapide de la turbine et une marée de fluide rotationnelle au alentour ou une houle micro cyclonique appelée aussi une marée cyclonique , touts deux participent à l'amplification de sa rotation et delà sa stabilité de la rotation en terme de fluide ;it rappel un trou noir steilaîre qui dévore une étoile par son champs gravitationnel ou tourbillon d'eau qui crée une marée au alentour sous l'effet du tube dynamique qu'il développe vers le fond le tout est rotationnel .
[ ce champs gravitationnel de rotation de fluide rappelle le champs gravitationnel d'Enchtein et la lois générale ; cette turbine peut être un ou de laboratoire pour tes asîrophysiciens , en terme de création de trou noir à petit échelle j .
• LE DEVENIR DES VENTS SORTANTS DE LA TURBINE ET LE PHÉNOMÈNE DE MICRO TUBAS FORMÉ SIMILAIRE AUX TORNADES :
Selon la dynamique des fluides, le vent après avoir exercé son. effet d'Impulsion (quantité de mouvement) il s' échappe de la turbine et se propage dans l'espace sous forme d'un tube dynamique tourbiilonnaire en 3tourbiilons similaires au micro- tornades, qui sont reparties en deux 2 tubas .
On a affaire à la synthèse de micro-tornades ou des micro-tubas à des puissances variables "sur mesure" exploitables ,à partir d'un micro cyclone "sur mesure" instable et évolutif vers des micro cyclones
Figure imgf000024_0001
intégrés au nombre de n ' emboîtes' synthétisés par ia turbine d'ordre n .en effet Γ évolution de leur l'écoulement du fluide ( air ou eau )dans la turbine développent des deux cotés de la turbine des micro tornades forcées emboîtées en nombre n ( tornades intégrées ou forcées ) , groupées sous forme de tubes dynamiques à rotation hélicoïdale, appelés tubas ( en 2 exemplaires ) ou groupées sous forme d'un seul tuba :
-Quand 1e fluide est l'air on a développement de deux tubas de micro tornades emboîtées ou intégrées dont chacun est forcée par Γ emboîtement du fluide d'ordre n, identiques touts les deux en taille , en diamètre ,en puissances de fluide tourbilionnaire et opposées entre eux ; ses deux tubas de fluides peuvent se positionner verticalement comme horizontalement,
- Quand le fluide est l'eau on a développement d'un seul tuba de fluide vers le bas ( fluide à rotation hélicoïdale), synthétisé et développé par la turbine d'un seul coté ( uni sens ) , forcé ( d'ordre n).
ÇJ LES AVANTAGES QUE PRESENTENT LA TURBINE , EXPRIMES PAR LA
CONCEPTION DE SON SOLIDE ET LES ETUDES THEORIQUES DE SA ROTATION ET L'ECOULEMENT ROTATIONNEL DE SON FLUIDE :
M ES AVANTAGES QtJK i»MES wr LE SOLIVE ME MA TVRBLXE :
- La possibilité de fonctionner à deux fluides l'air et l'eau
- la simplicité dans la réalisation de touts ses articles .
- la possibilité d'augmenter le nombre d'étages de pales incérés ,le rapport d'aspect de la turbine h/r , les variables d'espacement entre les étages (des rayons).
- la possibilité de variation de puissance par la variation du nombre de ressort par pale ,et des constantes de raideurs de ses ressorts .et le nombre d'étages
- Les angles d' incidences formés et fixés au départ se réduisent au maximum à état de fluide tourbilionnaire dan la turbine
- les pales sont réduites et facilement démontables ,
- Absence de système d' orientation de la turbine qui la met face au courant de fluide .
- le repliement de ses pales sur elles-mêmes sur des angles réduits - presque immobiles -quand elle est en mouvement de rotation, ce qui lui assurera sa protection contre les vents forts et turbulents .
- la présentation d'un facile accès à d'exploitation ? surtout pour tes hydroliennes .
- la présentation d' un large spectre de taille ,des plus petites à de très grandes en passant par les turbines de tailles moyennes .
- la possibilité de ses designs diversifiés , différents types d'éoliennes et type d'hydroliennes , qui lui permettront un large spectre de couverture de toutes les gammes pour touts vitesses de débits de vent et d' eau suivant le rapport d'aspect de chaque étage de pales .
- Les Coûts d'installations , les Coûts d'exploitations , les Coûts d'entretien d'une éolienne ou d'une hydrolienne de ce type y compris le cout d'espace sont très réduits par rapport à l'existant .
Figure imgf000025_0001
- La possibilité de variation de puissance par la variation des constantes des raideurs de ses ressorts ;
- la possibilité de ses designs diversifiés ( différents types d'eoiiennes et type d'hydroliennes ( 45° max. ) , qui lui permettront un large spectre de couverture de toutes les gammes pour toutes les vitesses de débits de vent et d' eau suivant le rapport d'aspect de chaque étage de pales ;
- Son chargement rapide en fluide et l'atteint de sa saturation stable et le repliement des pales sur elles mêmes , deux points clés qui vont résoudre le problème d'intermittence de production d'énergie ,( pas d'arrêt de la turbine ,ni à vitesse minime de vent ni à grande vitesse de vent eau -air jcomme c'est enregistré chez les autres éoliennes en conditions défavorables ( vent - fort , faible ) .
- Sa grande dynamique due à la nature de son relief qui génère beaucoup de forces aérodynamiques et centrifuges leur répartition en cylindrée et la possibilité d'augmenter cette cylindrée .
- Augmenter sa Durée de vie qui dépassera 20 ans , cas fixée pour les éoliennes HAWT.
- Sa stabilité par des phénomènes physiques et La vitalité du fluide en harmonie avec le solide ,
- Son large spectre de taille , des plus petites à de très grandes en passant par les turbine de tailles moyennes .
MJES AVANTAGES QUE MESEIVTEMT MJk TVHBI.X'E ( d'ordre 3 > DA\S ON MOUVEMENT BE ROTA TION EXPHtMES M'Ait SA CINEMA TIQUE s
La turbine, après son exposition à un fluide de vitesse v , elle fait son plein en fluide tourbilionnaire puis se referme sur elle-même et se stabilise en un équilibre d 'entrée - sortie de fluide.
Sa rotation est déclenchée par un micro cyclone de fluide donnant un type de mouvement de rotation uniformément accéléré (M.R.U.A.) très rapide ;Elle développe un tourbillon TR 1 . de l'étage E1 induit une 1 ère rotation de l'arbre un deuxième TR 2 de l'étage E2 induit une 2eme rotation de l'arbre additive à la 1ère, un troisième tourbillon TR3 de l'étage E3 induit une 3 éme rotation de l'arbre additive. Pour se stabiliser à la fin à un mouvement de rotation uniforme (M.R.U.) à la saturation en fluide tourbilionnaire .
Ces trois rotations successives sommatives donnent une très grandes puissance de rotation à l'axe central qui est très important dans la stabilité du système d'exploitation électriques à tourner et autre, tel expliqué en résumé à la [ FIGURE { A } ET Î B > 3
.et au tableau récapitulatif n° 1 ci-dessous :
Figure imgf000026_0001
DYNAMIQUE DES ÉCOULEMENT DU FLUIDE
( AÉRODYNAMIQUE) CINÉMA TIQUE DU SOLIDE ( LA TURBINE) EN FONCTION DE LA SA TURA TION
ETAPE
ΤΨΡΕΟΕ MOUVEMENT DE
SA TURA TION D'UN L'ÉTAOE DE fAUE EN CCÉLÉRATION DE
. ROTATION DU SOUDE
FLUIDE TOURBILLONNAIRE ΙΛ ROTATION '
(TURBINE) TURBINE
Déclenchement et accélération de la rotation de la turbine par l'enjeu d'une panache de l g pales et un fluide d'écoulement micro cyclonique ,
EVOLUTION DU TOURBILLON 1
ETAPE l (CENTRALE ) JUSQU'A SATURATION DE LE SOLIDE EST EN 1 ERE
M, R.U.A. ACCELERATION L'ETAGE DE PALES El G1 >0 -SA FERMETURE -
EVOLUTION DU TOURBILLON 2
ZEMME
(INTERMEDIAIRE) JUSQU'A
LE SOLIDE EST EN ACCELERATION
ETAPE II SATURATION DE L' ETAGE DE PALES M. R.U.A. a2 >0
A VECaZ >a \ E2 -SA FERMETURE -
EVOLUTION DU TOURBILLON 3 ( 3EMME
ACCELERATION EXTERNE) JUSQU'A SATURATION DE
LE SOLIDE EST EN 3>0
ETAPE III
L'ETAGE DE PALES E3 M. R.U.A. AVEC α3 > 02 > ■SA PSEUDO a >0
SATURATION DE LA TURBINE EN ACCELERATION
3 TOURBILLONS LE SOLIDE SE REFERME NULLE = SATURATION DE LA TURBINE EN EN PARTIELLEMENT SUR LUI- 0 4 =0
ETAPE 111- IV FLUIDE TOURBILLONNAIRE MEME OU RESTE OUVERTE ET V=CTE
( MICRO CYCLONE COMPRESSE ) LE MVMENT SE STABILISE AU MOUVEMENT
- RENFERMEMEN SUR ELLE-MEME - M R U DE ROTATION
UNIFORME
La turbine se déclenche au départ par l'écoulement du fluide sous un état micro cyclonique ; ce fluide induit très vite un chargement du système en vent tourbillonnaire « Vitesse de chargement très rapide » d'où une vitesse de démarrage très rapide , très importante dans le domaine des énergies renouvelables .
Pour 3 étages de pales , on a trois tourbillons de fluide emboîtées ou concentriques à intensités d'écoulement hélicoïdales croissantes de l'intérieur vers l'extérieur de ta turbine ce qui donne un large spectre de fluctuation de fluide d' un tourbillon à un autre donc d'une accélération à une autre ,
Il n'y a pas une chronologie de saturation de l'étage en étage mais il y a saturation de l'un et la saturation en partie des autres étages (Toujours il ya en parallèle étirement partiel des autres ressorts des autres étages ) ;
On note que la fermeture des étages de pales n'est pas totales car l'air doit toujours entrée pour assurer la pseudo -saturation des étages de pales selon l'équation mathématique de Bessel - Les angles d' incidences réglés et fixés au départ se réduisent pour tendre à I' annulation à Γ état de fluide tourbillonnaire dans la turbine « fermé » pour chaque pale ( étage de pales ) d'où une croissance
Figure imgf000027_0001
continue de la force aérodyne jusqu'à un maximum , contrairement aux autres éoliennes qui présentent 1e phénomène de décrochage par effet des tourbillons de sillage .
Avec une vitesse « très minime » suffisante de démarrage { l'enjeu de 12 pales actives ensembles les forces centrifuges sont déclenchées en parallèles avec ces forces aérodynamiques ) , la turbine passe rapidement d' un mouvement circulaire de rotation uniformément accéléré croissant ( RUA) pour s'arrêter directement à un niveau de mouvement circulaire ( de rotation ) uniforme ( RU) , en fonction de la vitesse donnée initialement par la nappe du vent . la fermeture des pales sur elles mêmes , le dilemme d'enroulement de la nappe et son prolongation sous forme de tube dynamique et l'effet de la houle micro cyclonique ( ou marée cyclonique} la ramène rapidement à sa pseudo fermeture,
On note un large spectre d' accélération rotationnelle de trois ( 3 ) niveaux accélérations (mouvement rotationnel accéléré très large ( mais très rapide qui croit en fonction de la saturation rapide des étages de circonférences croissantes[ à remplissage ou de vidange rapide J. ; donc La turbine avec ces niveaux d'accélérations .sommatifs , croissantes et rapides similaire à une vitesse croissante d'un véhicule ( boite à vitesse automatique chez les véhicules) ,
Inversement pour une chute de vitesse de la nappe du fluide { vent ), on note Un large spectre de décélération rotationnel qui est aussi rapide (mouvement rotationnel décéléré ) avec ouverture successivement des étages de l'extérieur vers l'intérieur
Cette stabilité ce la rotation en un .R.U. peut être à des niveaux variés d'ouvertures ou fermetures de pales de chaque étage .
Mais ,en plus de ce champs des accélérations , la turbine possède d'autres vitesses d'accélérations cryptées ainsi :
-Une 4 eme accélération due à la fermeture de ces pales "qui rappel la croissance de vitesse de la patineuse quand elle plie ses bras ",
-Une 5 eme accélération due à l'étirement des tourbillons sous forme d'un ou deux tubes dynamiques en fonction du fluide utilisé , Γ eau ou l'air ( l'effet du tube dynamique ) :
- Une 6 eme accélération due à l'effet de la houle ou marée micro cyclonique développée au alentour de la turbine .
La façon d"emboitement du solides en étages de pales intercalé par les couronnes de fluides (fluide en parfaite harmonie avec le solide ] jouera un rôle très important dans la stabilité du système et Γ amortissement des fluctuations de la vitesse du fluide .
DES A VANTAGES MISENT EN EXERGUE PAR LES ETUDES THEORIQUES MME LA DYNAMIQUE DE LA TURBINE ET LA MECANIQUE DES ECOULEMENTS DU FLUIDE QUI LA THA VERSE ( A SA SATURATION EN FLUIDE TOURBILLONNAIRE ) :
Figure imgf000028_0001
LA FORCE AÉRODYNAMIQUE (OU HYDRO DYNAMIQUE JGLOBALE GÉNÉRÉE PAR LA TURBINER LA FORCE GENEREE PAR SON MICRO CYCLONE
= fa tension globale que développe de la turbine à saturation maximale.
[ FIGURE N° 1 5 - 1 6 3
L'expression de la tension de rappel exercée par un ressort de ta turbine tiré sous la puissance du tourbillon développé est ;
Tx = - k x où Tx : force du rappel du ressort ( N) k : constante de rappel du ressort (n/m) x : étirement ou allongement (m) .
Comme on a arrêté le nombre des ressorts de la turbine à un (1) ressort par pale ,
La tension résultante globale de la turbine après sa saturation en fluide tourbillonnaire est donnée par l'ensemble des tensions de touts les ressorts appliqués c.à.d. par touts les allongements des 4 ressorts de chacun des 3 étages de pales qui est de :
Te = - [ 4 . X1] - [4 . X2] -[ 4 . X3 ] avec X1 X2 X3 . les 'allongements de chaque ressort de chaque étage de pales qui est fixé au départ à [ L / 2 ].
En négligeant l'effet de poids des pales revient à dire qu'on néglige l'effet de force centrifuge sur la pale, Le bilan des forces aérodynamiques est exprimé par le tableau ci -après ou chaque force aérodynamique de rotation de la pale est exprimée en fonction de l'étirement du ressort et décomposée en deux forces ,une force tangenSielie f t une force centripète f c FA = Fa ( t ) + Fa/ (c ) et dont l'intensité globale de tout ces forces aérodyne (ou hydro dyne ) est calculable et bien déterminée .
De même pour les forces centrifuges .elles sont celles développées par les axes et les pales de la turbine quand celles-ci sont en mouvement de rotation .elles sont au nombre de 12 forces pour les pales et 16 forces pour les axes horizontaux { en négligeant les petits axes verticaux ) ; Ces forces sont déclenchées en parallèle avec tes forces aérodynes {ou hydro dynes ) et leurs intensités croient en fonction du mouvement de rotation de la turbine .
Tension globale délivrée par touts les étages de la turbine est la somme toutes les tensions ;
F G = -TG = [ T / r 1 x 4 ] + [ T / r 2 x 4 ] + [ T / r 3 x 4 ]
F G = -TG » - k . x 1 x 4 + - k. x2 x 4 + - k. x3 x 4
FG= (kl . xl . 4 ) + (k2. x2 . 4 )+ ( k3. x3 , 4)
Toutes les composantes de cette tension globale sont connues ; Donc la force aérodynamique globale ( la force micro cyclonique )de la turbine est déterminée
Figure imgf000029_0001
Cette tension globale des ressorts sera celle de la force Aérodynamique globale générée , celte qui va faire tourner la turbine et récupérable sous forme mécanique au niveau de l'arbre . C'est la puissance globale généré par la turbine résumée par le tableau n°2 ci-dessous .
LE BILAN DES FÇRÇES AÉjRQÇYNES GÉNÉRÉE? PAR LA H
Figure imgf000030_0001
il - LA force aérodynamique est celle issue d! un tourbillon et non celle d'un vent normal connue. A la différence des forces aérodynamiques de traînée et de portance chez les éoliennes HAWT Et Vawt qui sont celles d'un vent à écoulement normal .
- On s'arrête à un niveau de mouvement de rotation uniforme ( MRU) (une vitesse de rotation constante ) donc à une force aérodynamique globale constante et récupérable à la différence des autres éoliennes et tes hydroliennes ou cette vitesse de rotation (force aérodynamique globale ) dépend de la guise du fluide et sa nature (vent ou de l'eau) et limitée par le phénomène de décrochage. ,
-La force aérodynamique , n'est pas fonction du carré de la vitesse et de la surface mais exprimée sous forme de k des ressorts et leur allongement ,( pas comme chez les éoliennes Hawt Et Vawt ) . Comme elle peut être calculer par tes équations des tourbillons et autres méthodes tel un dynamomètre ,
-Cette intensité globale aérodynamique ou hydrodynamique de rotation récupérable est très grande .
-Cette force aérodynamique globale de ce genre de turbine n'est pas limitée par le nombre de pales d'un seul étage comme le cas des autres éoliennes et hydroliennes maïs elle est susceptible d'augmentée en fonction du nombre d'étages de pales ici arrêté à n =3 et les qualités de raideurs des ressorts des surfaces incidentes des pales et de la forme des pales utilisées
-La variation des constantes de raideurs Kx des ressorts présentent un large spectre de de variation des forces aérodynamiques ou hydrodynamiques y afférentes .
-La récupération d'un maximum de force aérodyne un k, 1/2 élevé qui varie en fonction De la dimension de la surface de la pale , après étude des paramètres physiques du profil en fonction de celui du tourbillon .Cette force aérodyne est celle développée au départ par deux micro cyclones et croit en fonction de la réduction de ces deux micro cyclones qui se convertissent en 2 x 3 tourbillons à la saturation totale en fluide où cette force aérodyne globale devient maximale . Donc son intensité est très grande et dépend aussi de l'ampleur des deux micro cyclones de départ ( donc de son design ) qu'elle développe et du nombre de tourbillons formés à la saturation en fluide . alors que La force globale hydraulique est celle d'un seul micro cyclonique développant un tube dynamique en bas ( un trou noir en bloque d'eau rotationnel ] ,
LES COUPLES DE MOMENTS DE FORCES DÉVELOPPÉES PAR LA TURBINE ET LE CONCEPT DE CYLINDRÉE CHEZ LA TURBINE ! I FIGURE N° 1 6 ]
Chaque pale trouve à une distance d de l'axe arbre , Les forces aérodynes développes par chaque paie et chaque étagé de pales comme les forces centrifuges sont égales en intensités et opposées en sens
Figure imgf000031_0001
on a 6 couples de moment de forces aérodynamiques des 12 pales ,
on a 6 couples de moment de forces centrifuges des pales dont les (Intensités évoluent en fonction de l'ordre croissant de fermeture des étages de pales ,
on a 8 couples de moment de forces centrifuges des 16 axes horizontaux
au total , 20 couples de forces orthogonaux qui font tourner cette turbine ({ c'est énorme ))
Signification du couple dans cette turbine et le concept de cylindrée chez la turbine :
En général, plus la cylindrée d'un moteur est grande et plus le moteur a du couple. Un couple élevé permet une accélération plus forte ,
Par analogie , on remarque que cette turbine a du couple, en effet ce phénomène de plusieurs couples orthogonaux entre eux « opposés » démontrent et argumente que cette turbine à vraiment à du couple
« c'est la cylindrée de la turbine » importante actuellement dans le domaine des énergies renouvelables [une éolienne ou d'une hydrolienne à cylindrée - plusieurs cylindres éolten ou hydrolien | POUR L'ORDRE 3 C'EST 20 COUPLES DE FORCE ;
Si un étage donnée présente un nombre impaire de pales , la cylindrée change de philosophie et de régie et on parlera d'une PLATE FORME CYLINDRÉE d'étages de pales un rapport de la turbine est dégagé dans se sens.
LA PUISSANCE DÉLIVRÉE PAR LA TURBINE I FIGURE : { C } ]
L'allure de la courbe théorique de puissance de la turbine est fonction du taux de remplissage en fluide , divisé en trois parties ou trois zones .
ZONE I : ou le vent est insuffisant pour mobiliser les pales et faire tourner la turbine .
ZONE II : de remplissage en air tourbillonnaire jusqu'à la saturation de la turbine ( temps très court)
En fonction du système électrique à tourner , à un temps très coût donné , la turbine se charge rapidement ' vitesse de chargement en fluide' induisant un étirement max des ressorts de la turbine =temps de saturation et étirements totaux des ressorts de la turbine (= temps de vitesse de démarrage très court même avec des vents à vitesse très petites suite à l'enjeu d'une panache de 12 pales fonctionnelles en même temps ).
ZONE III : zone en plateau de puissance constante, connue et récupérable due à la saturation en fluide stationnaire qui est fonction du nombre d'étage de paies.
Figure imgf000032_0001
Figure imgf000033_0001
c'est 1e moment d'inertie I d'un système qui représente la mesure de l'opposition qu'offre ce système à voir changer son état de mouvement de rotation autour d'un axe (accélération angulaire).
Pour des masse mi des pales distantes de l'axe par ri 1e moment est défini par ..
Le moment d'inertie de la turbine ;
En rotation, l'inertie d'un corps dépend de sa masse, de sa force et de sa position par rapport à t'axe de rotation du corps (4)..
Donc Le moment d'inertie du solide S par rapport à un axe de rotation (Δ) est égal à la somme du moment d'inertie de ce solide par rapport à l'axe de rotation parallèle passant par le centre de masse G et du moment d'inertie du point G affecté de la masse totale M par rapport à (â¾i ·¾* = ^G . + rn^
Figure imgf000033_0002
chaque
Figure imgf000034_0001
r = rayon = distance de la paie de l'axe de rotation( arbre ) (Δ). et le moment total de la turbine est la somme des moments des 12 pales reparties sur les 3 étages ;
I . tôt =
Avec )
Figure imgf000034_0002
I .tôt = 4 x [(ml . r * )+ (m*. 7*2 )+ (ms s 2 ) ( kg xm2 ) ml OIS me. Masse des pales des s étages (kg) r Rayons de la trajectoire circulaire de l'étage de pale (m)
LA RESSEMBLANCE DE LA TURBINE A VEC ' UNE PATINEUSE ' EN MOUVEMENT DE
ROTATION' :
En serrant ses bras le long de son corps, la patineuse diminue son moment d'inertie, en augmentant sa vitesse de rotation, puisque son moment cinétique est conservé ;
En comparaison avec un étage de pales donné : A une nappe de vent suffisante pour sa saturation complète en fluide tourbillonnalre, étage se renferme et se replie sur lui- même via les charnières , plus son diamètre se réduit par effet de réduction des angles d'incidences des pales ( égaux ) sur la trajectoire circulaire, on aura une allure circulaire cylindrique de l'étage , ce repliement de chaque pale sur elle même , constitue un repliement de la masse de ta pale de l'extérieur vers l'intérieur de la demi pale A et de l'intérieur vers l'extérieur pour la demi pale B. Donc au cour de sa 'fermeture ' le moment d'inertie de la paie diminue et sa vitesse de rotation augmente pour s'arrêter touts deux respectivement à un minimum et un maximum à la saturation de l'étage . d'où une très grande ressemblance avec la patineuse ,
dans par analogie, Plus le remplissage 3 étages de ta turbine se réalise , plus les étages de pales se referment sur elle-même par rapport aux charnières qui les portes , plus leurs moment d'inertie globale diminue d'avantage , plus la vitesse de rotation de la turbine augmente d'avantage pour s'arrêter
Figure imgf000034_0003
touts deux respectivement à un minimum et à un maximum ; Loin des forces aerod. et forces centrifuges générées par la turbine »
On a génération d'une accélération supplémentaire de la rotation de la turbine due à son moment d'inertie.
L'ÉNERGIE CINÉTIQUE DÉVELOPPÉE ET RÉCUPÉRABLE PAR LA TURBINE :
# Calcul de l'énergie développée par la turbine par la vitesse de rotation
Pour des particules possédant une vitesse de rotation de module v et une masse m, l'énergie cinétique est donnée par l'expression :
M : masse de la particule
Figure imgf000035_0001
V : vitesse de rotation.
La vitesse de translation (sur une trajectoire circulaire) de chacune des deux masses est proportionnelle à la vitesse angulaire de rotation du système.
L'énergie cinétique associée à la rotation du système est donc proportionnelle à ω 2. Puisque v = cor, la forme générale de l'expression de l'énergie cinétique de rotation est ;
.L'énergie cinétique ne nappe du vent , qui tourne sur l'arbre ne possédant cinétique est uniquement celui de sa
Figure imgf000035_0002
rotation .
EC / tôt turbine = E / rot ; '"' " ¾'« ='* l « W 2 avec w = vitesse angulaire de la turbine ( voir dynamique ) ïï«! =. W ) et I _ moment d'inertie total de la turbine
Figure imgf000035_0003
EC/ rot = ¼ . W 2. 4 ( /f + ./2 * z )
Ec/ ,. = 2 . ω* [(m l . rl* )+ (m2 r2l )+ (ma ri? ) J .
Ec/^ = £ m 2 ( + H * z )
Figure imgf000036_0001
LA STABILITÉ DE LA TURBINE
- l'équilibre statique de la turbine par la résultante des moments de ses forces ;
la turbine est stable par La résultante des moments de ses forces qui est nulle, en effet on prend les forces aérodyne -hydrodyne et forces centrifuges en couple ( deux à deux ) .elles sont équidistantes de l'axe arbre et de même intensités et de sens opposées .leurs résultantes sont donc nulles ; les moments des forces centrifuges des axes horizontaux , aux nombres de 8 x 2 sont aussi nuls. Donc, on a un moment résultant torseur dynamique de 12 couples de moment orthogonaux entre eux deux à deux , de mêmes intensités deux à deux (24 forces appliques au système) 8 couples des 16 forces centrifuges des axes . ) touts nuls . ce qui va lui permettre une meilleure stabilité radialo- verîicale , l'équilibre statique de la turbine par son effet gyroscopique et sa Ressemblance avec une toupie symétrique ou une rcue de vélo:
Une toupie en rotation est maintenue en équilibre grâce à la force gyroscopique (roue de vélo...). Lorsqu'on déséquilibre légèrement une toupie, on observe l'effet d'une force de rappel qui tend à la rééquilibre , Cette force engendre la précession de l'axe de l'objet. Donc , tout objet équilibré tournant autour de sors axe arbre et sur sa pointe , tend une fois lancé, à résister aux changements de son orientation par effet gyroscopique . la turbine c'est le cas , il ressemble à une toupie symétrique qui tient en équilibre sur sa pointe en vertu des effets gyroscopiques. donc il est beaucoup plus maintenue dans f espace quand il est en rotation .assurée par sa cylindrée .
- l'équilibre statique vertical de la turbine par ses points de fixation et par effet induit des tourbillons :
les tourbillons emboîtés l'un dans l'autre sortant de la turbine en tubes dynamiques de fluide appelé tubas, suivant axe vertical , vers le haut et vers le bas ( 3 Tourbillons ) ; cette emboîtement du fluide intercalés par les étages de pales ( 3 solides ) permettront à la turbine de se stabiliser sur son axe- arbre . Le solide de la turbine dans sa globalité est soutenue par le fluide circulant tourbll!onnaire .
- la statique de la turbine par effet des ressorts et des régulateurs d'incidences et le fluide :
Le degré d' élasticité des ressorts appliquées et les régulateurs d'incidences et le rapport éolio- chotomie du fluide , vont lui permettre un bon écoulement du fluide et la stabilité de sa vitesse de circulation suivant les types de spirales de ces fluides enregistrées par la turbine au départ .
- la statique de la turbine par le phénomène de dilemme d'enroulement et la houle micro cyclonique ;
Figure imgf000037_0001
les deux tubas de tourbillons formés tirent d'avantage sur la turbine .vers le haut et vers le bas selon axe oz et l'air tirée de très loin vers la turbine créant une marée de fluide à champs gravitationnel au alentour [ pour l'eau formation d'un seul tuba vers le bas ] ,cela veut dire que la turbine est située entre deux pôles :
• Un pôle propulsif vers la turbine (attractif du fluide vers de la turbine ) ( la marée )
• Un pôle répulsif les tubas dynamiques qui tire sur le fluide intra-turbine ,
La turbine est donc un nœud située dans les lignes de fluide ( comme un noeud au milieu dans une corde et les boues de la corde ) ; donc ce phénomène assurera de son coté une meilleur stabilité de la turbine ,
La Stabilité de la turbine aux fluctuations de vitesse de fluide incidents [ vent] , et sa protection contre ces types de vent suite à l'amortissement et d'apaisement des chocs de vent par , l'élasticité des ressorts et leurs raideurs et par le mouvement de fluctuation passage de fluide entre les étages de pales d'où son large spectre d'adaptation à différente zone éventée ( zones à fort vent ) ou zones à faible vent .
Figure imgf000038_0001
Figure imgf000039_0001
{ 12/ a )= La turbine 3 étages de pales â 4 pales par étages
( 12 / b ) = exemple de turbine ( d'ordre 2 )à 2 étages de pales à 3 pales par étages
( 12 / c ) = exemple de turbine (d'ordre 2) 2 étages de pales à 4 pales par étages
13 Sens de mouvement de rotation
14 ' Etage de pale
L' Angle d'incidence formé par l'inclinaison de la pale par
15 système régulateur d'incidence et la ligne tangente à la symétrie de la pale
Figure imgf000040_0001
m
Figure imgf000041_0001
Figure imgf000042_0001
Figure imgf000043_0001
FIGURE N° 1 2 : la turbine d'ordre 3 ( 3 étages de 4 pales chacun ) en coupe trans . montrant l'écoulement du fluide .[ A ] ; formation de quatre ( 4 ) spirales du micro cyclone de fluide qui convergent toutes vers le centre de la turbine (l'œil du cyclone ),[ c'est encore la forme spiralée de la galaxie 'la voix lactée' à 4spirale et le même principe ]
FIGURE N° 1 3 La turbine d'ordre 3 { B ] formation d'un emboîtement de micro cyclone ( [ micro cyclones intégrés ]( un tourbillons dans chaque étage ) .-étirement maximal des ressorts et réduction maximale des angles d'incidences avec une houle micro cyclonique au alentour sous forme d'un champs gravitationnel de fluide .
FIGURE N° 1 4 : La turbine d'ordre « 3 » en 3 d de forme cylindrique » sous l'effet de l'air ;Elle développe deux tubas de part et d'autre de la turbine c'est la forme d'un trou noir stellaire ; chacun est formé ( forcé ) de trois tourbillons emboîtés .
FIGURE N° 1 5 montre l'unité de la turbine : pale - ressort - système régulateur d'incidence En coupe transversale ; le champs d'écoulement gravitationnel de fluide intra pale ou les lignes de courant s sont presque concentriques créent et développent une pression interne dans l'étage .répercutée sur les pales de l'étage ; c'est la force aérodynamique recherchée( ou la force micro cyclonique ) compensée par la force de rappel que développe le ressort. Donc calculable , identique à la tension du ressort appliqué à la pale .
FIGURE N° 1 6 : L'ensemble des forces aérodynamiques engendrées ( toutes les forces micro cycloniques ou la puissance du cyclone formé par la turbine ) au nombre de [ 12 ] .En mouvement de rotation de la turbine » 12 autres forces centrifuges ' cryptées' des pales en rotation s'ajoutent ;Elle sont reparties en couple "cylindrée ' ,
FIGURE N° { A } la courbe théorique de remplissage des étages de la turbine ( ou la courbe de saturation de la turbine ),
FIGURE N° { B } la courbe théorique des accélérations de rotation de la turbine. FIGURE N° { C } la courbe théorique de puissance délivrée par le micro cyclone en fonction de sa saturation .
FIGURE N° 1 7 : les différents types de pales aptes à être utilisées dans la turbine .
A - Aspect Conique destinée à P aspirateur- diffuseur des dunes de sable .
B - Aspect Ellipsoïdale destinée à une éolienne .
Il C - Aspect Cylindrique destinée à une hydrolienne.
FIGURE N° î 8 : la turbine d'ordre « 3 » type éolienne :
A- en 3 d avec allure ellipsoïdale
B- en coupe transversale
C- en coupe transversale montrant l'écoulement du fluide à l'intérieur et les points singuliers développés de chaque étage « 3 » de pale .
FIGURE N° 1 9 : la turbine d'ordre « 3 » type hydrolienne :
A- en 3 d
B- en coupe transversale Allure cylindrique ,
FIGURE N°20 : La turbine d'ordre « 3 » type aspirateur - diffuseur de sable ;
A- en 3 d allure conique .
B- en coupe transversale
C - en coupe transversale montrant l'écoulement du fluide à l'intérieur sous forme d'un micro cyclone à gradient de pression croissant du bas vers le haut qui développe vers le haut ( 3 ) tourbillons d'air emboîtés en un tuba ou encore une tornade forcée en trois « 3 » tornades intégrées développés de chaque étage de pale de la turbine d'ordre « 3 ».
FIGURE N°2 1 : .
[ A ] comparaison entre un cyclone et le micro cyclone de fluide développé par la turbine en images [ dans leurs état relaxé ]
f B ] comparaison entre un cyclone et le micro cyclone de fluide développé par la turbine [ dans leurs état compressé ].
Figure imgf000045_0001
Figure imgf000046_0001
■ A rotation forcée par le dilemme d'enroulement et la houle micro cyclonique ou effet de marée qu'elle développe au alentour .
■ Silencieuse » te son d'un tourbillon d'eau
* Elle présente un large spectre de designs donc adaptée à touts les débits des cours d'eau ,
■ Diversifié en forme de n « canaux de fluide qui forme le trou noir » emboîtés et contrôlés donc à puissance récupérable élevée .
C'EST LA TURBINE HYD O■ MICRO -CYCLONIQUE D'ORDRE N .
I . 2 /UTILISATION DE L'HYDROLIENNE DANS LE POMPAGE DES EAUX
AUX FINS L'IRRIGATION ET AUTRE :
La force hydraulique globale développée par cette turbine micro cyclonique à étages de pales d'ordre n sera très supérieure i celle développée par une éolienne de ce type , comme on a expliqué dans ce projet , { trois tourbillons d'eau emboîtés qui rentrent tous en action» formant un « cylindre » d'eau tourbillonnaire = un trou noir , menue d'un tube dynamique au font et d'une houle au alentour touts deux rentre dans l'exploitation » d'où doté d'une forte puissance de rotation justifiée par conséquent , ca bonne utilisation dans le relevage et le pompage des eaux après son couplage à une pompe hydraulique ,
Elle aura un rôle très important dans le pompage et le relevage des eaux des fleuves et oueds vers les flans pour différent usages , tel que l'irrigation et l'abreuvage du bétails .
C'est UNE HYDRO - CYCLO - POMPE D'ORDRE N
T . 3 /UTILISATION DE LA TURBINE SOUS SA FORME D* ÉOLIENNE DANS LE POMPAGE DES EAUX DES PUITS , UN REMÈDE AUX ÉOLIENNES ANCIENNES , VETUSTES POSÉES SUR LES PUITS .
Cette turbine sous cette forme hydrolienne (ou une éolienne qui suivent ) , vue sa puissance de rotation et les atouts qu'elles présentent surtout sa fermeture après sa saturation en fluide qui la protège contre les vents forts ( elle rappel la patineuse qui plie ses bras ) , Elle remplacera toutes les éoliennes de pompage placées sur les sources en eau type puits qui date depuis bien longue temps et dont la majorité de ces éoliennes de pompages anciennes qui sont vétustés ou détruites sous l'effet des vents forts ,
C'est UNE ÉOLIO - CYCLO - POMPE D'ORDRE N
1 » 4_Z LA PRODUCTION DE L'EAU À PARTIR DU BROUILLARD I
Dans les zones côtières à climat océanique et ou le brouillard fait foie » cette turbine micro cyclonique avec ces tubas d'air horizontaux sera une vraie machine micro cyclonique productrice d'eau ;
En effet ,des filets maillés tendus à la verticale spéciale à ta capture et la collecte les micro - gouttelettes d'eau présentes dans le brouillard . Une fois ils sont misent faces à ces deux tubas horizontaux développés par la turbine , le passage de l'air micro cyclonique compressé à forte humidité, l'eau se condense sur les mailles de ses filets par passage de cet air humide sous forme tourbillonnaire d'une manière significative et coule vers des bacs ,
11 Donc cette turbine est une machine à tourbillons ou micro cyclone de brouillard ; elle participera à la régénérescence des sources en eau qui sont actuellement de plus en plus en phase de régression sur tout au Maroc et le monde . Renforcé par exemple les besoins en eau de la ville de sidî Ifni au Maroc et autres villes du monde par ces machines à tornades de brouillard ,
C'est la turbine BROUiLLARO ■ CYCLO - ÉOLIENNE D'ORDRE N
II,, ·:.. / UTILISATION DE LA TURBINE DANS LES LABOS COMME UN OUTIL DE RECHERCHE POUR LA COMPRÉHENSION DES TROUS NOIRS ET DES GALAXIES ET LEURS ÉVOLUTIONS DAMS LE TEMPS ET DANS L'ESPACE..
Sur le plan scientifique , elle permettra de mieux comprendre les cyclones et leurs formes cyclonique et le nombre de leurs spirale ; les trous noirs [ tourbillons d'eau ] et leurs rôles dans les océans .Comme elle sera un outil de laboratoire pour comprendre les galaxies et les trous noirs stellaires .
En effet cette turbine micro cycionique d'ordre n ,par le nombre d'étage ( ordre n) qu'elle présente .elle développe une multitudes de forme micro cyclonique tel les différents formes et type des micro cyclones naturels rencontrés et différents formes de galaxies rencontrées ( exemple la galaxie Andromède qui s'est fermée comme la turbine à sa saturation qui rappelle la patineuse ; et la voie lactée en quatre (4 ) spirales ramifiées comme la turbine d'ordre 3 à quatre (4) pales pour chaque étages de pales qui par coïncidence présente les mêmes spirales au nombre de quatre (4) ramifiées ; la forme des trous noirs et le même phénomène d'absorption des étoiles par les trous noirs grâce aux tubas qu'ils développe vers l'infinie de ses deux cotés via un champs gravitationnel d'Enchtein tel les micro tornades forcées que développe la turbine de ses deux cotés avec un champs gravitationnel de fluide
3 / LA TURBINE EN TANT QU' ÉOLIENNE MICRO CYCLONIQUE D'ORDRE N
3. 1 / LA ΡΙΙΟΙΙΙ (ΊΊΟΛ DE L'EMEIMÏIES AVEC LA ITHHIXE MODIFIEE K.V EOLIE.WE I XR VRAIE Tl'IlII© MACMKVE ΕΟΙ.Ι ΕΧΛ Ε EXPLOITABLE DAX§ LE DOHAIAE DES l \E IU;iES ItE.VOI VELA1ILES = la production d'énergies électriques avec cette nouvelle turbine en tant qu' une éolienne d'ordre n .d'une nouvelle génération s'avère très important dans le contexte actuel des énergies renouvelables . En effet, Pour produire de l'énergie électrique éolien , à partir du vent il faut la faire adaptée à ce type de fluide en lui apportant des modifications au niveau de ses pales et de les rend-e de type hélicoïdales pour pouvoir profiter de la vitesse du vent en selon l'axe oz en plus des axes ox oy
Le fluide ( le vent ) à l'intérieur de la turbine se déclenche par deux micro cyclones sous l'effet de la vitesse de la nappe de vent puis ressort des deux cotés de la turbine sous forme de tourbillons qui se propagent selon axe oz par les 2 tubas formés ; leurs étirement d'après la lois de conservation du moment cinétique provoquent l'attraction d'avantage de l'air environnant vers et dans la turbine et le champs de vent incident susse d'avantage ce qui l'incline selon des lignes courbées avant de joindre les pales de la turbine ;
Donc une fois le fluide dans (a turbine , après le démarrage , il laisse au alentour de la turbine une marée de fluide sous l'effet de tube dynamique formé .
3. 2 / L'EXPLOITATION DES ÉNERGIES PERDUES DES TRAFIQUES DES
VÉHICULES DANS PRODUCTION D'ÉNERGIES ÉLECTRIQUES VIA CETTE TURBINE MICRO CYCLONIQUE D'ORDRE N À FORT POTENTIEL DE RECYCLAGE DU VENT
Pour une population urbaine ou rurale qui ne disposent pas courant de vent ou de court d'eaux considérées sources naturelles des énergies renouvelables .mais dispose d'une ALTERNANCE qui est un GRAND TRAFIQUE DE VÉHICULES ( cas ville marrakech) ,les turbines éoliennes micro cycloniques douées d'un fort recyclage du vent ( l'ordre n des étages de pales ) surtout les turbines coniques d'ordre n vont participer à une meilleurs production d'énergies gratuites issues de vent de circulation des véhicules et les populations vont en profiter de ce trafique pour produire de l'électricité d'une manière significative Jusqu'à suffisante .
3. 3 / LE PLAN D'IMPLANTATION ET D'EXPLOITATION DE SE TYPE D'ÉO ENNE DE GRANDE TAILLE D'ORDRE N , À PALES 'REPLIÉES' :FIG.18 la turbine dégage de ses deux cotés deux lignes de courant d'air très forts ( assemblage de 2 x 3 tourbillons convergent et rassemblés tous sur une ligne en tubas forcés .
Il est à noter que ces 3 tourbillons dégagés vers le haut et vers le bas sont eux même des aspirateurs qui aspirent davantage le vent incident des distances lointaines ,d'où la création d'une houle micro cyclonique autour et alentour de la turbine due à la conservation du moment cinétique du tube dynamique de ces tourbillons qui présente une failles pour son exploitation .
D'où une difficulté dans l'installation des systèmes d'exploitation d'énergies électriques et leurs méthode d'exploitation .Pour se faire et remédier à cette situation de tubas opposés et minimiser les effets de cette houle micro cyclonique perturbatrice ,nn lan de ositionnement et d'exploitation est en phase de finalisation .c'est une archée uvre d'art et vous sera présenté (à l'OMPiC) dés qu'il sera bientôt fini ,
Et Cette nouvelle éolienne aura un large spectre de taille et design, allons de la taille la plus petite type portable ( pour les voyages } à la plus grande de l'ordre d'une dizaines de mètre , destinée à la production d' énergies électriques de haute tension ( suffisante pour le dessalement des eau de mer par exemple ) ; en passant par une éolienne domestique de taille d'un' plateau d'un parabole' aux fins d'alimentation autonome des maisons agglomérées ou isolées ,
Figure imgf000049_0001
Tout ces caractéristiques avantageuses qu'elle présente » vont lui permettre sur le plan économique de réduire tout les coûts , qui sont déjà réduits dans sa construction 0 savoir ,les coûts d'installation d'une éolienne y compris 1e cout d'espace/tes coûts d'exploitation et les coûts d'entretien .et sa façon de faire et sa grandi production d'énergie , lui permettront d'augmenter à la fois son revenus en tant qu'une éolienne via la production d'énergie ,et sa rentabilité énergétique qui lui permettra de payer ses dettes ( déjà réduites } à très peut de temps (amortissement réduit ) par rapport aux autres éolsennes qui parfois accumulent leurs dettes , pour fautes de la turbulence ou manque de vent et frais d'entretien. ( elle est fonctionnelle dans des sites peu venté comme dans les sites éventés .
C'est UNE ÉOLIENNE MICRO CYCLONIQUE D'ORDRE N . / LES mmvmms APPORTÉES PAR LA NOUVELLE TURBINE A LA
PROBLEMATIQUE «ES SABLES MOUVANTES » ET A LA LUTTE CONTRE LA I1ESEHTI FICATION ET LA PROTECTION DE L'ENVIRONNEMENT ;
4. I / UTILISATION DES MINI TORNADES FORCEES - OU LE JWICIl».
CYCLONE COMPRESSE » DEVELOPPEES' PAR LA TI Ι1ΙΙΙ »ANS LA
LUTTE CONTRE t DESERTIFICATION « c'est urne vraie machine naturelle 1 évacuatrire de «table.
L' un des objectifs de ce modeste travail de recherche purement scientifique est d'apporter une solution à la problématique du sable ;
Cette apport consiste à un outil mécanique qui permettra de renforcer et de détourner par la suite la nappe du vent c.à.d. amplifier l'énergie cinétique linière du vent et changer sa forme ,sa puissance et son orientation après avoir circutée dans la turbine sous forme micro cyclonique et delà naissance d'un autre type de vent forcé à écoulement pluri - tourbionnaire» barrière balayeur , collecteur » et évacuateur de sables , que je vois à mon sens très efficace pour cette problématique et très rentable à moindre coût . Et j'espère qu'il participera vivement aux efforts interminables, déployés par l'humanité pour la lutte contre te fléau de la désertification dans différents pays tel que 1e Maroc .
En effet pour se faire on procède de deux différentes manières d'action dessablement par la turbine sans modification et un dessablement avec modification de la turbine .
4. 1 / A / LA TURBINE MICRO CYCLONIQUE D'ORDRE N SANSV'. ' ¾/ :¾X :; -¾ί'' - ; -'MODIFICATION' TURBINE TYPE À ÉTAGES CYLINDRIQUES ' L'
;■ .UTILISATION DES TORNADES COMME " : ': :.:·;;
• DES COLLECTEUR S DES TRANSPORTEURS ET DES DÉVIATEURS DE
CORDONS DES SABLES l
Figure imgf000050_0001
• DES BARRIÈRES NATURELLES CONTRE LES SABLES MOUVANTES
LE RECYCLAGE DU VENT NATUREL ET SA MUTATION EN TORNADES UTILISABLES COMME DES BARRIÈRES NATURELLES QUI S'OPPOSENT ET LIMITENT D'ENVAHISSEMENT DES SABLES MOUVANTES ;
Sans apporter de changements à cette turbine d'ordre n à étage cylindrique à leurs fermetures ; Pour la collecte des sables terrestre, entassés ou sous forme de dunes , on ramène tout simplement cette turbine de démentions désirées au ras du sol et on la fixe horizontalement ; ( en la mettant à axe horizontal ).
Une fois la turbine en position horizontale ,Sous l'effet du vent , DEUX CANAUX HORIZONTAUX DE TYPE TUBULAIRE { enforme de tube ) ou deux tubas 'FORCÉS ' ou DEUX TORNADES OU encore deux tourbillons horizontaux forcés , se forment de part et d'autre la turbine de gradient de pression de vent horizontalement uniforme et croissant radialement de l'extérieur vers l'intérieur ,
Ces deux tubas sont considérés deux COLLECTEURS ET ÉLIMINATEURS de sables déposés sur 1e sol ou mouvants sous l'action du vent . En effet ,Ces deux tubas en tornades issues horizontalement de la turbine , décrocheront et raseront les lits de sable et tes poussières déposés sur le sol et vont tes aspirés et les mètres horizontalement en mouvement de rotation hélicoïdale ( tourbillonnaire ) , puis lis seront INJECTÉS à t'intérieur de ces des tubas par effet e différence de pression ( gradient de pression radial)qui sont à fort vent hélicoïdal ( transporteur ) et qui par la suite seront PRIS par ce mouvement hélicoïdal concentré de vent interne à rotation tourbillonnaire puissante , et seront transporter tout 1e long de ces tubas qui se propage selon la lois de conservation de moment cinétique vers UN LIEU DE DÉPÔT LOINTAIN et bien choisi par son orientation , après avoir parcourus de grandes distances .
Ces deux tubas en micro tornades issues horizontalement de la turbine peuvent aussi en fonction de la position horizontale par rapport au sens du vent jouer un rôle essentiel dans la déviation et la collecte de ces cordons de sables mouvantes donc ces tubas sont de vraies
BARRIÈRES NATURELLES DÉVIATRICES DE CORDONS DE SABLES MOUVANTES.
En conclusion, Ces deux tubas de micro tornades en mouvement de rotation hélicoïdales ( tourbillonnaires ) sur le soi et de grandes portés , peuvent être à la fois ;
• Des barrières naturelles qui limitent l'envahissement des sables mouvantes,
• Des collecteurs évacuateurs horizontaux naturels de sable .
• Des barrières naturelles déviatrices de cordons de sables mouvantes .
Et Combattre d'une manière Γ impact néfaste de la désertification par les micro tornades de cette turbine ,
Cette turbine nouvelle non transformé va jouer un rôle très important dans la lutte contre la désertification et la protection des terres....
m > sur fe plan économique , par application de cette turbine et ses tornades horizontalement eiie va diminuer voir môme neutraliser les coûts de construction des barrières pour la stabilisation les dunes de sable avec des plantes locales , tes frais de Reboisement des plantes adaptées à ces climats arides et en fin les frais de Régénération et fertilisation des sols, ...
> En effet par application de cette turbine et ses tornades horizontalement , elle nous permettra de Rendre les terrains non Inondables et réduire la salinité des sols, et diminuer l'envasement des cours d'eau et augmenter leur qualité ...et Les populations autochtones qui vivent dans les régions menacées par ce fléau ne seront plus obligées de se déplacer pour des raisons de risque de famine et de pauvreté.,, et delà limiter tes mouvements migratoires des populations infectées par ce fléau, .
4» 1 / B /TRANSFORMATION DE L'ALLURE DE LA TURBINE, FONCTIONNELLE
COMME UN ASPIRATEUR - DIFFUSEUR
La modification des sens d'écoulement du fluide à l'intérieur de la turbine d'ordre N des deux tubas ( micro tornades opposées ) à un seul tuba d'une seul micro tornade à un seul sens d'écoulement de vent fonctionnel comme un ASPIRATEUR -DIFFUSEUR ( avoir la forme d'un tourbillon d'eau renversé vers le haut }.
L'écoulement dans le système développe deux tubas de sens opposés , chacun issue de la demi moitié de la turbine et qui présent un gradient de pression croissant de l'étage de pales externe vers étage interne ( de Γ extérieur vers l'inférieur ) , mais à pression constante dans 1e même étage de pales ),
Mécanisme de changement de l'écoulement du fluide de sens opposés ( deux tubas ) à un seul sens :
Pour inverser ces deux tubas à gradients de pression identiques et opposés développés par la turbine sous l'effet du vent en un seul tuba , c.à.d. créer un seul gradient de pression» croissant D'UN SEUL SENS dans la turbine en d'autre terme créer une différence de pression entre le haut et te bas de la turbine » forte en haut et faible en bas et d'arriver en fin à un fluide à l'intérieur du système qui aura un seul sens d'écoulement du bas vers le haut pour chaque étage de pâtes , on doit procéder aux conditions suivantes ;
> La fixation vertical de la turbine , immobile sans rotation .
La turbine doit être inclinée par rapport au sol ,par un angle donné par rapport à l'horizontal ,
> Et la forme la turbine doit subir des transformations pour lui donner une forme conique à hyperbolofde { l'allure d'entonnoir ,
Figure imgf000052_0001
Cette Forme appropriée à la turbine permettra un cisaillement du vent et le rond tourbillonnaire hélicoïdale de forme conique dans la turbine , ce qui permettra au fluide à l'intérieur du système d'avoir un seul sens d'écoulement du bas vers le haut justifié par la différence de pression du bas vers le haut ( pour chaque étage de pales ) autrement dit mécaniquement ..en fait varier , les angles incidences , Les rayons sup. et inf. des étages de pâles et les constantes de raideurs des ressorts qui donneront à la turbine une forme conique à leurs fermetures. Par conséquent on aura un jet d'aspiration _- refoulement de forme parabolique à portée variable en fonction de l'inclinaison de la turbine par rapport à l'horizontale .
Le micro cyclone d'ordre n synthétisé par la turbine sous l'effet de l'air , en réalité c'est deux micro cyclones opposés qui seront reconvertis en un seul développé vers le haut en un tubas forcés ou micro cyclone compressé ) sous forme d'un tube unique conservé par le phénomène physique de conservation du moment cinétique ou dilemme d'enroulement de la nappe du vent , sortant de la turbine comme un éclaire puissant .
Donc Ce gradient de volume et de pression assurera sous l'effet de la vitesse de la nappe du vent une succion de poussière et grains de sable du bas vers le haut selon axe oz de la turbine .P aspiration est donc purement verticale[ dans un seul sens ) , qui jouera le rôle d'aspirateur -diffuseur de sable.
Comme on peut avoir dans une même turbine des étages à pales fixes et des étages â pales mobiles
. c'est LA MICRO— TORNADE SABLEUSE FORCÉE conclusion :
Ces deux modifications physiques du système nous permettent donc en terme de pression de passer d' un système isométrique et isobare à un système mono métrique à gradient de pression croissant . Par conséquent ces deux changements ramèneront la turbine à un gradient de pression de fluide croissant du bas vers le haut d'un seul sens .
la solution apportée pour l'élimination des sables sera de deux façons ;
L 'une est de l 'attacher sur le sol désiré à balayer et de Γ incliné en fonction de la vitesse de succion refoulement désirés, en construit la turbine a un nombre d'étages donné en fixant l'élasticité de l'étage supérieur . (d'une portée désirée distance par rapport au lieu de déversement du sable emportée = éloignement ).
De varier l'ange d! inclinaison du système par rapport au soi et delà varie la portée du jet de sable balayé vers des zones et des distances préconisées .
LA LUTTE CONTRE LA DESERTIFICATION AU SENS LARGE GRACE A CETTE
TURBINE :
- UTILISATION DE LA TURBINE DANS LES AMÉNAGEMENTS DES PLAGES ET GAIN DU TERRAIN '»■ " .'
Tout prés des plages , les sables sont transportés par les vents et delà ces plages sont vidées de leur sable par conséquent apparition des pierres et cailloux qui rendent « chauves» ces piages mal désirés par la suite par les vacanciers c baigneurs » .
Figure imgf000053_0001
Grâce à ce système aspirateur diffuseur de sable » ce sable échappé par les vents peut être récupéré et remis dans les plages; d Ou leurs bonnes aménagements naturel sans dépenses significative ,et c 'est un autre gain pour les marocains en tant que payer agriculturo- touristique grâce à ce système .
Ce sable des plages peut être remis dans les cotes - mers et gagner du terrain plus ou moins sec ,
SOLUTION POUR LA LUTTE CONTRE L'ENVAHISSEMENT DES TERRES
PAR LES SABLES ET LEURS PROTECTIONS
Comme on peut faire naître gratuitement des dunes géantes (allant jusqu' 'à la hauteur désirée ( même 100 mètre de hauteur sans problème ) ayant allure sous formes de cordant sableux tout prés des littoraux lieu et source de sable mouvantes ( = création et construction d'une ceintures écologiques de sables reboisés ou non ) , qui sera un Murai! de protection contre tous ces fléaux de sables mouvantes ,
SOLUTION POUR LA RÉTENTION DES EAUX DE PUITS DANS LE DÉSERT PAR LES BARRAGE'D'UNE NOUVELLE GÉNÉRATION
Pour stoker l'eau issue des puits dans le désert, grâce à cette turbine On peut faire naitre des barrages dans les bassins versant qu'on envahit par les sables grâce aux mini tornades qu'on fermera par des barrages collinaires à son col ; une fois la Pluit celle-ci s'infiltre dans cette étendue de sable formé et s'engorge au fond loin de l'évaporation ,et disponible pour d'éventuelle usages ,
Comme on peut dévier les circuits des oued et dévié l'eau causant des dégâts ,
UTILISATION DE LA TURBINE DANS LE DOMAINE ARCHÉOLOGIQUE î
Comme on peut utiliser cette turbine type conique sous forme aspiratrice - balayeuse dans le dépouillement et le dévoilement des sites archéologiques
En effet , élimination des sables qui ont envahis et se sont entassées sur des sites archéologiques datant même de plus de 2 000 ans peuvent être dévoilés et misent à nu à moindre cout par ce type de turbine et en profiter des découvertes archéologiques nationales et internationales ( exemples des pyramides des pharaons )
UTILISATION DE LA TURBINE DANS LA DÉPOLLUTION DES VILLES MÉTROPOLITAINES
Les villes métropolitaines du monde Surpeuplées .deviennent de plus en plus polluées suite aux nuages de fumées » laissés par le trafic des véhicules , par conséquent les populations autochtones souffrent de maladies qui en dérives tel que les maladies cardio-vasculaires et respiratoires ...
Figure imgf000054_0001
La solution est dans ce type de turbine à profile d' allure conique
Rappelons que le gradient de volume et de pression présenté par ce type de turbine à profile ayant l'allure conique, assurera sous l'effet de la vitesse de la nappe du vent une succion de poussière et de sable du bas vers le haut ,l' aspiration est donc purement verticale( dans un seul sens ) , qui jouera le rôle d'aspirateur -diffuseur.
En effet , après fixation et installation verticale de ce type de turbine , tout le long des routes à grand trafic , il permettra d'aspirer tout l'air pollué laissé par ces véhicules et le transférer vers le haut ; cette aspiration est amplifiée par la conservation du moment cinétique des tourbillons formé Tout en laissant un climat sein au environ de la turbine et delà un climat sein et à air purifié aux populations autochtones qui va se refléter sur les diminutions des taux de maladies cardiovasculaires et respiratoires de ces popuiations qui y sont liées .
L'APPORT D'UNE HELICE OU D'UNE ROUE , LIEE A LA TURBINE Autres UTILISATIONS DE LA TURBINE SOUS SA FORME COUPLÉE t LIÉE ]
1 . / COUPLAGE D'I XK HELICE OU UNE MM E A LA TURBINE » «ANS LES JEUX TERRESTRES ET LITTORAUX .- COMME LES I OURSES A VOILE
« LES COURSES M U KO « YCLONIQUE ».
Pour Comprendre par un exemple ;
Soit une planche sur ta mer ou déposée sur 3 roues sur terre ,par L'effet des tourbillons emboîtés incomplet (d'ordre n ) ou{ micro cyclone compressé } développés verticalement par deux turbines des deux cotés de cette planche ,en mobilisant la barre d'équilibre micro cycloniques liée à ces deux turbines placées de part et d'autre de la planche , selon les trois axes de Roulie de Lacet et l'axe Tangage on assurera une meilleure motilité soit dans l'eau scit sur la terre ,
Alors que la rotation des roues qui sont liées à ces types de turbines est assurée par l'effet de rotation du solide de cette turbine .
En ajoutant l'effet des tornades qui son: comme des appuis et seront utile dans ce genre de course .Et on aura l'ouverture fiable d' un chantier d'étude et d'industrie et de distraction très ouverts à large spectre de plu value économique et jours de travaux illimités.
LA TURBINE À COURSES MICRO CYCLONIQUES
Cette roue peut être des hélices à lames tranchantes en effet jointe à des hélices en lames tranchantes , elle permettra le broyage des algues dégagées et les déchés ménagés.
3 . / UTILISATION 1)1. LA TURBINE «ANS LE TRANSPORT MARITIMES
L'effet combine de deux actions à la fois ,la vitesse de rotation du solide la turbine et la vitesse de rotation de l'écoulement du fluide après son amplification en tornades micro cycloniques ; En effet , en regardant et examinant cette nouvelle turbine ors s'aperçoit que l'on peut procéder à l'utilisation de la force du vent dans fe déplacement maritime sous deux formes , 1e fluide qui est le vent et le solide qui est la rotation de la turbine .
La vitesse de rotation du solide de la turbine dans le transport maritimes :
Sous l'effet du vent * la turbine micro cyclonique doté de son système turbo qui est Γ ordre n de ses étages de pales ' c.à.d. une forte rotation de la turbine » on lui additionnant ( fixant ) une hélice tel Γ hélice thermique de déplacement des bateaux ; Une fois cette hélice est submergée dans l'eau , la rotation de la turbine sous l'effet du vent est induite à cette hélice placée dans l'eau ; Cette unité { turbine3 hélice ) en plusieurs exemplaires, liés à un bateau ou l'hélice est dans l'eau , le mouvement de rotation résultant des forces aérodynamiques sera transmis à celui des hélices et delà déplacement du bateau sans problème à la fois par l'éoiienne et par l'hélice hydraulique ,
Utilisation de la vitesse de rotation des deux fluides eau et air après leur amplification par la turbine :
La force résultante du fluide sous forme de tornades micro cyclonique ou tubas , celte des tourbillons emboîtés et incomplets développés par la turbine sous l'effet de son contacte avec l'air ( ou micro cyclone compressé ) est aussi une puissante force micro cyclonique ou encore un puissant tubas micro cyclonique » une fois elle est inclinée par rapport à l'horizontal par un angle donné .elle développera une force vers l'avant ( crée par le scufflement vers le bas de la turbine, incliné d'un angle donné ) et qui servira comme une poussée de l'engin à qui elle est liée et delà , cette force de poussée horizontale sera utilisé dans le déplacement des bateaux,
Cette façon { turbine- rotation de Γ hélice + la force du fluide micro cyclone développée } est considéré comme une unité ; une fois plusieurs unités sont liées à un bateau cargo par exempte .elles participeront vivement à sont déplacement et delà une meilleur économie dans les déplacements maritimes des navires et autres et tes recherches sur l'effet Magnus et sur la forme de voilier dans le déplacement nautique deviennent négligeables .
C'est la turbine : HéUCO - HYDRO— EOUO -MICRO CYCLONIQUE D'ORDRE N
Figure imgf000056_0001

Claims

€ / LES REYENDIC LTIONS DE »
LA TLTRKIÂT£ MÏCRO «CYCLOOT TE
A PALES REPARTIES S ETAGES DE PALES EMBOITES « D'ORDRE N >
I . / LA REVENDICATION N° 1 s
LA TURBINE MICRO -CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE
PALES EMBOÎTES { D'ORDRE ) , caractérisée en ce qu'elle est formée a" une série de pales reparties en étages de paies emboîtés, portées par des axes( barres) liants des axes parallèles axés tous sur un axe centrai ' l'arbre ', Elles sont dotées toutes d' inclinaisons réglables pour réaliser une configuration spatiale spiralée bien précise ayant l'allure d un micro- cyclone capable de rendre curviligne et convergeant l'écoulement d'un fluide vers le centre de la turbine et d'assurer par la suite son évolution en vortex intégrés à travers les étages sous-jacents ;
Elie est composée des pièces et articles ci-après ;
» Un axe centrale ' L' arbre1 [ figure n° 1 / article 1 } , qui porte prés de ses deux extrémités :
« Deux séries dl axes entrecroisés [ figure n° 1/art.2] qui lui sont perpendiculaires, les axes de chaque série sont liés entre eux par des barres circulaires pour assurer leur fixation { figure n° 1 / art.3 ]: alors que les axes parallèles de ces deux séries sont liés entre eux par :
» Des barres ( axes ) { figure n° 2 /art. 4 -5 ] qui sont posées en couple (deux à deux ) sur des trajectoires circulaires emboîtées , espacées entre elles par des rayons figure n° 7 / 1 1 ],. Ces deux barres , l'une porte une pale et l'autre porte un système régulateur d'incidence du fluide situé derrière la paie .
■ Deux (02 x02 ) charnières [ figure n° 2 / art. 9 ] ( ou bien plus ), qui portent et permettent ('articulation des pales et des systèmes régulateurs d'incidences du fluide .
« Des paies à profile mince en arc de forme variables, posées dans des trajectoires circulaires en iot unique ou bien reparties en étages de lot de pales emboîtés suivant un ordre d'emboîtement (n) [ figure n° 6 [A} /art. 6 - figure n° 7 /art. 6 ] , avec ( n } nombre entier ;feurs nombre est (m ) pales par étage. Ces étages de pales sont suffisamment espacées entre eux pour éviter ie frottement entre les paies des étages adjacents lors de leur inclinaison pour orientation face au fluide grâce aux systèmes réguiateurs appuyés par ies ressorts .
» Deux ressorts sont appliqués à chaque pale [ figure n° 9 / art.? ] ( ou bien plus), de position intra- pale orientés vers ie centre de ia turbine ou bien vers l'extérieur extra™ pale . ils sont de longueurs et de constantes de raideurs déterminées.
« Un système régulateur d'incidence posé derrière chaque pale figures n* 4 et n° 5 / art.8], il est porté suspendue par deux charnières sur une deuxième barre liante deux axes parallèles des deux séries d'axes entrecroisés ; Il occupe i'espace entre les deux barres porteuses sans poser d'obstruction à l'écoulement de fiuide et arrive par sa parti frontale arquée sur la partie dorsale de la paie ( elle aussi arquée ), il permet ie réglage au départ du degré l'inclinaison de chaque pale mise face au sens d'écoulement du fluide incident.
Ce qui engendre et définit suivant La forme variée des paies, leur nombre (m), leur répartition en (n) étages et leur degré d'inclinaison, une multitude de cas de formes et de types de micro cyclones formés par la turbine à vide .
2- / LA «RVEXIHÎATIOX Sf° 2 Î
LA TURBINE MICRO -CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOITES { D'ORDRE N ) ««Ion la rc^emifeaiion M0 I ar»*téri®ée n *e qu'elle e«* liée et «.oufrfée avec un systèm donné dêpondant du domaine d'exploitation, cette liaison de jonction et de relai est capable d'un transfert réciproque de i'effort mécanique micro -cyclonique développé entre son arbre et ie rotor du système à utiliser et delà sa conversion en un autre mouvement (ou puissance ) mécanique Co-rotatif , et / ou non amplifié , exploitable ; Plusieurs types de liaisons conventionnées (arbre -arbre et arbre- système) suivant ie domaine d'utilisation sont disponibles sur le marché tel que l'Accouplement de deux arbres alignés, Transmissions par engrenages, Transmissions par poulies et courroies, Transmissions par chaînes et roues dentées et Transmissions par engrenage type trains d'engrenages planétaires ( soleil - satellites- couronne ) , sont envisageables à savoir ; « La liaison Arbre de la turbine { éoiienne ou hydroiienne ) ~ système électrique : destiné à la production d'énergies électriques ;
* La liaison Arbre de la turbine - système d'une Pompe d'eau : destinée au pompage d'eau ;
» La liaison Arbres de Sa turbine - moyeux : Liaison arbre - Roue : destinée au mouvement et déplacement ;
« La liaison Arbre de la turbine - Poulie : pour divers usages ;
» La liaison Arbre de ia turbine - Rotor en Hélices : ( Hélices normales et
Hélices à lames tranchantes ) , destinée au mouvement et au broyage ;
« La liaison [ Accouplements, Embrayages, Freins ] arbre de ia turbine - Arbre système mécanique : destinée pour divers utilisations .
LA TURBINE MICRO -CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOÎTES ( D'ORDRE ) , selon les revendications n° 1 et n° 2 , elle est caractérisée en ee que les pales qui la constituent [ figure H° 17 - - 6 / 1 ; 6/2 ; 6/3 ] [ figures n° 09 et n° 08 / art. 6 } Î
* Sont de profile mince arqué , concave ou bien pîat .
« Sont de taille et de forme variable en fonction de l'utilité et peuvent être plate en forme d'un morceau d'un cylindre vide , d'un cône , d'un hyperboioïde ou bien concave en forme d'un morceau d'une ellipse, d'un ovoïde, d'un tord ; ou bien autres formes .
» Sont construites de matière plastique , ou bien en acier, ou bien en aluminium, ou bien en fibre de Carbonne (composite ) ou bien en autre matière. « Sont groupées en un (1 ) étage ou bien en plusieurs étages de paies emboîtés, définissant le rotor.
■ Sont au nombre de ( m ) pales par étage de pales avec ( m ) supérieur ou égale à deux ( 2 ) paies .
« Chaque étage de paies est défini par un groupe de pales identiques entre elles . » Sont de même profile et de même tailie pour chaque étage de pales et différentes ou identiques pour deux étages de paies différents.
• Les étages de paies de la turbine sont posés emboîtés et réparties dans des trajectoires circulaires , espacés par des distances ( rayons ) qui facilitent l'inclinaison des pales des étages juxtaposés sans qu'elles soit touchées entre elles ; lis sont au nombre oe { n } avec ( n ) supérieur ou égale à un (1) étage, cette emboîtement définit l'ordre de la turbine ( la turbine micro-cyclonique d'ordre n ) .
[ le nombre ( m ) et ( n ) sont des nombres prédéfinis par les calculs aérodynamiques cyclonique et l'atteint de la performance maximale de la turbine en fonction de ses dimensions physiques ] .
« Sont dotées toutes d'une inclinaison par rapport au sens de l'écoulement du fluide incident qui est ;
o Réglable grâce à un système régulateur d'incidence appuyé par l'application des ressorts ,
o Ou bien elles sont reparties en { n ) étages de paies en partie articulés et en partie d'étages à pales fixées inclinées ,
o Ou bien ces pales sont dotées d' autres moyens qui substituent et remplacent à la fois le rôle des ressorts et des systèmes régulateurs d'incidences tel que l'application des amortisseurs ( du coté interne ou externe }ou bien l'application des clapets anti- retour de part et d'autre de la pale ou bien autres, donnant aux étages de la turbine la particularité intrinsèque de faire circuler Se fluide sous forme spiraiée , convergeant selon l'allure des pales vers une zone centrale "singulière" ou bien vers des points singuliers extra-turbine suivant la forme ellipsoïdale des étages de pales ,
o Ou bien tout simplement, elles sont fixées et inclinées à des degrés d'incidences fixes , fonctionnelles sans système régulateur d'incidence et sans l'application des ressorts. h / LA REVE PICATMM , s 4 :
LA TURBINE MICRO—CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOÎTES { D'ORDRE N } ««Ion les revendications »° I , n° 2 et M 0 3 » lle est earaetérisée en. te «yne de* ressorts «ont annliqnés â el»e*l«« p le { figures ne 09 ~ n° 08 / art, 8 ] :
» lis sont au nombre de deux ressorts par paie ( ou bien plus ) ,
« ils sont de longueurs et de constantes de raideurs en fonction de la taille de la pale et la puissance de l'effort développé par le fiulde, à récupérer ;
» iis définissent une raideur giobaie de la turbine micro -cyclonique et ses deux état ( relaxée et compressée ou étirée ) prédéfinie par touts ies ressorts appliqués au niveau de chaque pale et leurs allongements ;
» ils sont :
o soit bien des ressorts,
o ou bien des amortisseurs,
o ou bien autres moyens disposant de raideur susceptibles d'être appliqués à chaque pale pour jouer ce rôle,
qui tirent ou poussent sur chaque pale de la turbine pour l'orienter inclinée au sens de l'écoulement d'un fluide d'un angle déterminé .
« ils sont couplés { ou non ) à des systèmes régulateurs d'incidences .
• Ils permettent d'orienter chaque paie de chaque étage de paies par deux positions d'applications différentes :
o Soit de position intra-pale , ies ressorts ( ou bien les amortisseurs ou autres sont du coté interne de ia pale et la tirent (ou la poussent ) vers l'intérieur de la turbine - sur une partie de Sa pale - pour l'incliner d'un degré d'incidence par rapport à l'écoulement du fluide incident.
o soit de position extra-paie, les ressorts { ou bien amortisseurs ) sont de position dernière la paie et tirent (ou la pousse ) - sur une partie de la pale ~ de derrière vers l'extérieur de la turbine . / H E VEiVDICATIO* M° ,5 j
LA TURBINE MICRO -CYCLONîQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOITES < D'ORDRE N ) ) , selon les r veutôeaiions n° I , n° 2 , n ° 3 et n ° 4 c»r««ié*½ée n ee qms des systèmes égnïateHurs du degré d'incidence du fluide incident sur chaque pale de chaque étages de pales sont couplés aux paies [ figures n* 08 et n° 09 / art. 8 ] ;
* Chaque système est porté par des charnières sur une barre qui lie deux axes parallèles des deux séries d'axes entrecroisés fixés sur l'arbre posé espacé derrière la deuxième barre portant la pale ,
» il est de forme et de taille variable et peut être construit de plusieurs manières, ayant ou non une raideur ( non détaillé ) .
» H se positionne derrière la pale ( ou bien devant du coté intern } .
« Il occupe un espace derrière la pale sans poser d'obstruction à ia circulation de l'écouiement du fluide dans la turbine .
« li arrive par sa partie frontale arquée sur la partie dorsale de la paîe{eile aussi arquée }.
« ils sont tous posés sur des trajectoires circulaires suivant l'emboîtement des étages de paies.
» lis permettent au départ joints aux ressorts ie réglage d'une incidence de fluide pour chaque paie { ou bien incidence rendue fixe ) .
» Il permet d'une part de régler au départ le degré d'incidence suivant un angle d'inclinaison fixe et mesurable de chaque pale face au fluide sans s'opposer à sont écoulement .tout en assurant ia réduction de cet angle au court du temps en fonction de la tension du fluide circulant sous forme tourbilionnaire dans i'étage , d'autre part de s'opposer à la force centrifuge de ia pale lors de sa rotation, pour l'empêcher de quitter ia trajectoire tracée par son l'étage.
« Ces régulateurs d'incidences dans la turbine assurent ia rentrée et la répartition des flux de fluide, leurs convergence de l'extérieur vers les étage externes de la turbine et à l'intérieur d'étage subjacent en étage soujacent, suivant des rapports de répartition d'entrée du fluide pour chaque étage de pales bien précis réglés auparavant « rapport éolio -ou hydro ~ chotomique » , pour vers !a fin former des vortex de fluide emboîtés interagissants entre eux . / LA KEVESIM ATIOX N° 6 s
LA TURBINE MICRO -CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOÎTES ( D'ORDRE N ) , selon revend*«aii«n* n° I , n° 2 . » 0 3 , m 0 4 et n ° 5 , caractérisée en ce qu Le procédé d cisaillement d'une nappe «le fluide [ figures n° 3 /art. 6 ,7 ,8 ; n° 5 / [A] , [B] et n° 10 / [A] , [B] ] incidente ( l'eau ou bien Γ air ) sur une paie articuiée par des charnières à un degré d'incidence réglable { ou bien fixe ) grâce à l'application d'un système régulateur d'incidence appuyé par l'appiication des ressorts ( ou bien des amortisseurs ) définissant ensemble 'la flexion du fluide ' ou ' la raideur' de l'entité « paie -ressort ~ système régulateur incidence ; ou bien paie -amortisseur » ; dite entité une fois elle est groupée sous forme d'étages emboîtés donnent à la turbine sa forme et sa raideur globale prédéfinies.
LA TURBINE MICRO "-CYCLONIQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE PALES EMBOÎTES ( D'ORDRE N ) A< Io»i les revendicati n* n° 1 , n°2 , n 0 3, n 0 <1 , n 0 5 et n 0 caractérisée en ce «n* elle e.*»t fonctionnelle sons f rm liée et couplée d'un cote ( ou bien des deux cotes } à un (1) (ou bien plusieurs systèmes ) par son axe arbre sous différentes manières ; Couplée à un système électrique .couplée à des hélices normales ; couplée à des hélices simples en lames tranchantes, couplée à une roue , coupiée à une pompe d'eau ou bien liée et couplée à autre systèmes .Plusieurs types de liaisons arbre de la turbine -système tels les liaisons conventionnées ci-après :
❖ Γ Accouplement de deux arbre alignés , celui de la turbine et celui du systèm à tourner de types ;
o ies accouplements rigides ; Acc. rigides â douiile - Acc rigides à coquille - Acc. rigides à plateau ; Entrainement par obstacle ( manchon et goupilles , manchon et clavettes ) . o ies accouplements flexibles : Acc. Flexible à chaîne , Acc. Flexible à membrane, Acc. flexible à denture interne .
♦ Transmission par engrenages : pour la transmission de puissance sans transmission de mouvement: ies engrenages droits ; les engrenages droits à dentures droites ; les engrenages droits à denture hélicoïdale ; ies engrenages droits à denture à chevron ;ies engrenages coniques ;les engrenages à vis sans fin .
♦ Transmission de mouvement par engrenage types trains d'engrenages planétaires ( soleil - satellites- couronne ).
♦ Transmissions par poulies et courroies Transmissions par chaînes et roues dentées .
Sont envisageables :
Liaison de type Arbre de la turbine type éolienne ou hydrolienne avec un système électrique : liaison à une boite à vitesse ( multiplicateur de vitesse ) à un ensemble d'engrenage type planétaire ( solaire -étoiles ) . Liaison de type { arbres-moyeux ) Arbre - Pompe d'eau : liaison de type accouplement pour transmission pour pompe, métallisée doté de fixation à bride, à broch .
Liaiso de type Arbre - Roue : liaison de type engrenage denté à moyeu ; Montage d'une roue dentée sur un arbre en deux solutions : o Fixation par clavette et vis. Liaison fixe (encastrement) .
o Fixation par goupille .
Liaison de type Arbre - Poulie : Transmission continue à une poulie en courroies ou bien Assemblage par obstacle ( clavette parallèle + rainure, écrou, rondelie et épaulement } :
Liaison de type Arbre - hélice Arbre de transmission moyeu -rotor composé de paies simples en hélice ou bien en forme de lames tranchantes , triple ou quadruple, rigide semi rigide ou articulé. Accouplement à liaison élastomère, à mâchoire, à flexible en torsion Accouplement élastique
Liaison [ Accouplements, Embrayages, Freins ] entre l'arbre de la turbine et un autre arbre ; » ET autres types de liaisons dépendantes du domaine l'utilisation, conventionnées et connues sur le marché . l* LA REVEXIMATI X W « t
LA TURBINE MICRO -CYCLONïQUE À PALES REPARTIES EN ÉTAGES DE
PALES EMBOITES ( D'ORDRE N > elo» le» r veMiMeatiews π° I * n° 3 ,*» 0 4 n ° 5 et n 0 6 caractérisée eus ee q«*etle es* fowrtio«ï»eIle sews tomme «fompïe niiiifne non liée à anctm «ysièiae [ figures n°1 1- 12- 13 -14-20 ] ,
Fonctionnelle uniquement par l'utilisation de Γ écoulement tourbilionnaire de son fluide l'air ou bien i'eau sous sa forme micro- cyclonique , évolutif vers des mini- tornades intégrées et groupées en tubas ( vortex intégrés ) qui se développent de ses cotés et qui sont utilisables sous plusieurs formes ;
G Horizontalement ou bien verticalement sous forme inclinées d'un angle d'inclinaison par rapport à l'horizontale , lui assurant une portée déterminée pour un fiuide qui est i'air ;
o et utilisables verticalement au fin d'agitation ( ou bien autres ) par un fluide de type eau .
o et autres
•A
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