WO2022023190A1 - Vertical axis wind turbine with reinforcing frame - Google Patents

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WO2022023190A1
WO2022023190A1 PCT/EP2021/070633 EP2021070633W WO2022023190A1 WO 2022023190 A1 WO2022023190 A1 WO 2022023190A1 EP 2021070633 W EP2021070633 W EP 2021070633W WO 2022023190 A1 WO2022023190 A1 WO 2022023190A1
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wind turbine
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Bruno Pascal Michel ROUY
Jean-Philippe Maurice ARRIBAGÉ
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Thelxinoé
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    • F03DWIND MOTORS
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    • F03D3/005Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  axis vertical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

This wind turbine (100), the rotor of which has a vertical axis (103), is mounted on a base (101) and equipped with a frame (105) which is fixed relative to the base. The height of the frame is substantially equal to that of the aerial portion of the rotor axis. The frame uprights form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base. At least one main reinforcing cross-member (108), with a direction being contained within a horizontal plane and intersecting with the axis of the rotor close to the upper end of said axis, is attached to the frame. It is further provided with a guide device rotating with the rotor.

Description

EOLIENNE A AXE VERTICALE AVEC OSSATURE DE RENFORT VERTICAL AXIS WIND TURBINE WITH REINFORCING FRAMEWORK
DOMAINE DE L’INVENTION FIELD OF THE INVENTION
[1] La présente invention se rapporte à une éolienne à axe vertical. [1] The present invention relates to a vertical axis wind turbine.
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE TECHNOLOGICAL BACKGROUND
[2] Dans le domaine de la production d’énergie électrique par les éoliennes, il est connu d’utiliser des éoliennes verticales. De telles éoliennes comportent un rotor, comprenant notamment des pales, dont le mouvement de rotation se fait autour d’un axe vertical, ainsi qu’une génératrice, en général placée dans l’embase de l’éolienne. [2] In the field of the production of electrical energy by wind turbines, it is known to use vertical wind turbines. Such wind turbines comprise a rotor, comprising in particular blades, the rotational movement of which takes place around a vertical axis, as well as a generator, generally placed in the base of the wind turbine.
[3] Les éoliennes à axe vertical sont souvent bien adaptées pour alimenter directement des dispositifs demandant une puissance modérée, par exemple pour des usages domestiques, dans le domaine de l’éclairage public ou encore le domaine agricole. [3] Vertical-axis wind turbines are often well suited to directly supply devices requiring moderate power, for example for domestic use, public lighting or agriculture.
[4] La puissance générée dépend de la forme globale des pales mais aussi de leur hauteur, donc de la hauteur de l’axe du rotor. Si cette dernière hauteur est trop importante, il peut être nécessaire de maintenir l’axe dans sa position verticale par l’intermédiaire de dispositifs appropriés, tels que des haubans, qui reprennent les efforts exercés sur la partie supérieure de l’axe. L’inconvénient de ces dispositifs de stabilisation est qu’ils augmentent l’emprise au sol de l'éolienne. [4] The power generated depends on the overall shape of the blades but also on their height, and therefore on the height of the rotor axis. If this last height is too great, it may be necessary to maintain the axis in its vertical position by means of appropriate devices, such as guy wires, which take up the forces exerted on the upper part of the axis. The disadvantage of these stabilization devices is that they increase the footprint of the wind turbine.
[5] On constate par ailleurs sur les éoliennes verticales, notamment les éoliennes de type Darrieus, des efforts d’origine aérodynamique dont les fluctuations sont rapides du fait de leur positionnement dans des zones de vent très variable. Cela entraîne des vibrations qui fatiguent le palier à la base de l’axe. [5] On vertical wind turbines, in particular Darrieus-type wind turbines, we also observe aerodynamic forces whose fluctuations are rapid due to their positioning in highly variable wind zones. This causes vibrations that fatigue the bearing at the base of the axle.
[6] En outre, ces éoliennes peuvent être exposées à des rafales ou des bourrasques, qui peuvent solliciter l’axe du rotor en flexion et/ou en torsion. [6] In addition, these wind turbines can be exposed to gusts or gusts, which can stress the axis of the rotor in bending and/or in torsion.
[7] Il est d’usage de limiter le moins possible l’accès de l’air aux pales, pour ne pas diminuer la puissance des éoliennes à axe vertical. Des dispositifs limitant la circulation de l’air autour des éoliennes à axe vertical visent en général à pallier un autre inconvénient de ces éoliennes, à savoir qu’elles sont souvent placées dans des endroits accessibles aux êtres humains. La rotation des pales peut de ce fait entraîner des risques de blessures. Il est donc courant de recouvrir l’éolienne d’une grille de protection, la rendant ainsi inaccessible aussi bien aux êtres humains qu’aux volatiles ou autres animaux d’une taille supérieure aux dimensions caractéristiques de la maille de la grille. [8] La demande de brevet U S2012/0292912A1 décrit par exemple une éolienne à axe vertical, éventuellement équipée d’une grille de protection du rotor. Cette grille est fixe par rapport à l’embase de l’éolienne. [7] It is customary to limit air access to the blades as little as possible, so as not to reduce the power of vertical axis wind turbines. Devices limiting the circulation of air around vertical axis wind turbines generally aim to overcome another drawback of these wind turbines, namely that they are often placed in places accessible to human beings. The rotation of the blades can therefore lead to the risk of injury. It is therefore common to cover the wind turbine with a protective grid, thus making it inaccessible both to human beings and to birds or other animals larger than the characteristic dimensions of the mesh of the grid. [8] Patent application U S2012/0292912A1 describes, for example, a wind turbine with a vertical axis, optionally equipped with a protective grid for the rotor. This grid is fixed relative to the base of the wind turbine.
[9] Le document SI25160A décrit lui aussi une éolienne à axe verticale, pourvue d’une grille de protection liée à la partie supérieure de l’axe du rotor, mais sans dispositif de liaison avec la partie inférieure de l’axe du rotor. [9] Document SI25160A also describes a vertical axis wind turbine, provided with a protective grid connected to the upper part of the rotor axis, but without a device for connecting to the lower part of the rotor axis.
[10] Toutefois, dans aucun de ces documents l’adjonction de la grille de protection ne permet de renforcer le rotor contre des sollicitations en flexion et/ou en torsion par rapport à son axe de rotation. L’invention vise ainsi à augmenter la résistance de l’éolienne à axe vertical à des efforts en flexion et/ou torsion par rapport à son axe de rotation. [10] However, in none of these documents does the addition of the protective grid make it possible to reinforce the rotor against bending and/or torsion stresses with respect to its axis of rotation. The invention thus aims to increase the resistance of the vertical axis wind turbine to bending and/or torsion forces with respect to its axis of rotation.
RESUME DE L’INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
[11] Ainsi, l’invention se rapporte à une éolienne à axe vertical. Le rotor de l’éolienne présente un axe vertical qui s’étend entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure. Le rotor est monté sur une embase présentant une surface supérieure. L’éolienne est de plus équipée d’une ossature rigide par rapport à l’embase et de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne de l’axe du rotor, c’est-à-dire de la partie de l’axe du rotor se trouvant au-dessus de l’embase. [11] Thus, the invention relates to a vertical axis wind turbine. The wind turbine rotor has a vertical axis that extends between a lower end and an upper end. The rotor is mounted on a base having an upper surface. The wind turbine is moreover equipped with a rigid framework with respect to the base and of height substantially equal to that of the aerial part of the axis of the rotor, that is to say the part of the axis of the rotor located above the base.
[12] Les montants de l’ossature sont agencés pour former des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l’embase. [12] The uprights of the frame are arranged to form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base.
[13] Au moins une traverse, dite traverse « principale », est fixée sur l’ossature, de sorte que sa direction soit contenue dans un plan horizontal, et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor. Cette traverse se trouve donc dans un plan horizontal à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, et est munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor. [13] At least one crosspiece, called the "main" crosspiece, is fixed to the frame, so that its direction is contained in a horizontal plane, and secant with the axis of the rotor near the upper end of the axis of the rotor. This crosspiece is therefore located in a horizontal plane close to the upper end of the axis of the rotor, and is provided with a device for guiding the rotor in rotation.
[14] Les montants sont notamment ainsi agencés de manière à ce que l’ossature soit à forte rigidité, peu déformable du fait d’une contrainte en flexion ou en torsion par rapport à l’axe du rotor. [14] The uprights are in particular thus arranged so that the frame is highly rigid, not very deformable due to a bending or torsion constraint with respect to the axis of the rotor.
[15] La surface supérieure de l’embase est appelée plan de l’embase dans le cas où cette surface supérieure est plane. [15] The upper surface of the base is called the plane of the base if this upper surface is flat.
[16] Grâce à ces dispositions, l’éolienne est renforcée en torsion et/ou en flexion par rapport à l’axe du rotor et par rapport à l’usure du palier ou du dispositif de guidage en rotation équivalent assurant la liaison pivot du rotor par rapport à l’embase au niveau de la partie inférieure de l’axe du rotor. [16] Thanks to these provisions, the wind turbine is reinforced in torsion and/or in bending with respect to the axis of the rotor and with respect to the wear of the bearing or of the guide device in equivalent rotation ensuring the pivot connection of the rotor with respect to the base at the level of the lower part of the axis of the rotor.
[17] En particulier, les efforts exercés sur la partie haute de l’axe du rotor sont en partie repris par la traverse principale et l’ossature à laquelle elle est liée, ce qui limite les efforts exercés sur le dispositif de guidage en rotation du rotor par rapport à l’embase. [17] In particular, the forces exerted on the upper part of the rotor axis are partly taken up by the main crosspiece and the framework to which it is linked, which limits the forces exerted on the rotation guide device of the rotor relative to the base.
[18] Selon différents aspects, il est possible de prévoir l’une et/ou l’autre des dispositions ci-dessous. [18] Depending on various aspects, it is possible to provide for one and/or the other of the provisions below.
[19] Selon une réalisation, au moins une traverse complémentaire est fixée sur l’ossature. La direction de cette traverse complémentaire est contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité inférieure de la partie aérienne de l’axe du rotor, et cette traverse complémentaire est fixée sur l’ossature. Cette traverse complémentaire est de plus munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor, par exemple un palier. [19] According to one embodiment, at least one additional crosspiece is fixed to the frame. The direction of this additional crosspiece is contained in a horizontal plane secant with the axis of the rotor near the lower end of the aerial part of the rotor axis, and this additional crosspiece is fixed to the frame. This complementary crosspiece is further provided with a device for guiding the rotor in rotation, for example a bearing.
[20] Cette disposition permet un meilleur renforcement de l’éolienne en torsion et/ou en flexion par rapport à l’axe du rotor et par rapport à l’usure du palier ou du dispositif équivalent assurant la liaison pivot du rotor par rapport à l’embase au niveau de la partie inférieure de l’axe du rotor. [20] This arrangement allows a better reinforcement of the wind turbine in torsion and/or in bending with respect to the axis of the rotor and with respect to the wear of the bearing or of the equivalent device ensuring the pivot connection of the rotor with respect to the base at the level of the lower part of the axis of the rotor.
[21] En particulier, les efforts exercés sur la partie basse de l’axe du rotor sont en partie repris par la traverse complémentaire et l’ossature à laquelle elle est liée, ce qui limite les efforts exercés sur le dispositif de guidage en rotation du rotor par rapport à l’embase. [21] In particular, the forces exerted on the lower part of the rotor axis are partly taken up by the additional crosspiece and the framework to which it is linked, which limits the forces exerted on the rotation guide device of the rotor relative to the base.
[22] Selon une réalisation, l’ossature est formée d’au moins deux cadres rectangulaires contenus dans des plans dont l’intersection est verticale. Les cadres rectangulaires sont liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses, dites traverses « latérales » de directions horizontales, de sorte que ces cadres forment entre eux un angle dièdre fixé. [22] According to one embodiment, the frame is formed of at least two rectangular frames contained in planes whose intersection is vertical. The rectangular frames are linked by means of at least two crosspieces, called "lateral" crosspieces of horizontal directions, so that these frames form between them a fixed dihedral angle.
[23] Cette disposition permet d’assurer la rigidité de l’ossature, qui est comprend une pluralité de triangles et de rectangles, dont la déformation n’est pas possible sous l’effet des efforts qu’elle reprend. Ceci contribue à augmenter la durée de vie de l'éolienne. [23] This arrangement ensures the rigidity of the frame, which is made up of a plurality of triangles and rectangles, the deformation of which is not possible under the effect of the forces it takes up. This helps to increase the life of the wind turbine.
[24] Selon une réalisation, l’ossature est formée d’au moins deux cadres rectangulaires contenus dans des plans verticaux parallèles. Ces cadres sont liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales de directions horizontales. Les directions des traverses latérales sont orthogonales aux plans des cadres rectangulaires. [24] According to one embodiment, the frame is formed of at least two rectangular frames contained in parallel vertical planes. These frames are linked via at least two lateral crosspieces of horizontal directions. The directions of the side rails are orthogonal to the planes of the rectangular frames.
[25] Dans ce cas, l’ossature est basée sur une géométrie parallélépipédique qui permet non seulement d’assurer une résistance satisfaisante de l’ossature face à la déformation sous l’effet des efforts qu’elle reprend, mais aussi de définir un volume intérieur à l’ossature suffisant pour permettre la rotation de pales ayant un encombrement important. [25] In this case, the frame is based on a parallelepiped geometry which not only ensures satisfactory resistance of the frame against deformation under the effect of the forces that it takes up, but also to define an internal volume in the framework sufficient to allow the rotation of blades having a large size.
[26] Selon une réalisation, l’éolienne est équipée d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical, liées à l’ossature de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air. [26] According to one embodiment, the wind turbine is equipped with one or more cylinder portions with a vertical axis, linked to the frame so that these portions generally form a cylinder whose bases are hollowed out and whose lateral surface has a honeycomb structure, forming a grid substantially permeable to air.
[27] Grâce à cette disposition, l’accès au rotor est limité pour les êtres humains ou les animaux. L’éolienne est donc sécurisée. [27] Thanks to this arrangement, access to the rotor is limited for human beings or animals. The wind turbine is therefore secure.
[28] La structure alvéolaire permet de conserver un flux d’air suffisant pour que la puissance de l’éolienne reste satisfaisante. [28] The honeycomb structure maintains sufficient airflow to maintain satisfactory wind turbine power.
[29] Par ailleurs, comme la grille est liée à l’ossature, la grille contribue à rigidifier l’ossature et donc à permettre une reprise d’efforts importants. La durée de vie de l’éolienne est ainsi augmentée. [29] Moreover, as the grid is linked to the framework, the grid contributes to stiffening the framework and therefore to allowing the absorption of significant forces. The life of the wind turbine is thus increased.
[30] Selon une réalisation, la liaison entre au moins une portion de cylindre et l’ossature est de type encastrement. [30] According to one embodiment, the connection between at least a cylinder portion and the frame is of the recessed type.
[31] Grâce à cette disposition, la portion de cylindre est rendue solidaire de l’ossature, ce qui permet une bonne reprise d’effort. Dans un mode de réalisation particulier, cette liaison encastrement peut être temporaire, de manière à permettre le post-montage de la grille et/ou son démontage si nécessaire, par exemple pour des opérations de maintenance sur le rotor. [31] Thanks to this arrangement, the cylinder portion is made integral with the frame, which allows a good recovery of effort. In a particular embodiment, this embedding connection can be temporary, so as to allow post-assembly of the grid and/or its dismantling if necessary, for example for maintenance operations on the rotor.
[32] Selon une réalisation, le moment quadratique en flexion de l’ossature par rapport à une (ou plusieurs) direction(s) perpendiculaire(s) à l’axe vertical de rotation du rotor est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en flexion par rapport à cette (ou ces) direction(s) perpendiculaire(s) à l’axe vertical de rotation du rotor des portions de cylindre. [32] According to one embodiment, the quadratic moment in bending of the frame with respect to one (or more) direction(s) perpendicular(s) to the vertical axis of rotation of the rotor is of the same order of magnitude as the sum quadratic bending moments with respect to this (or these) direction(s) perpendicular to the vertical axis of rotation of the rotor of the cylinder portions.
[33] Notamment, les matériaux constituant l’ossature et les portions de cylindre ainsi que leurs géométries peuvent être choisie dans ce sens. [33] In particular, the materials constituting the frame and the cylinder portions as well as their geometries can be chosen in this sense.
[34] Cette disposition permet à l’ossature de renforcer le rotor et aux portions de cylindre de renforcer l’ensemble formé par le rotor et l’ossature par rapport aux sollicitations en flexion par rapport à une ou plusieurs directions perpendiculaires à son axe de rotation auxquelles ces différents éléments peuvent être exposés, et donc d’augmenter la durée de vie de l’éolienne, mais aussi de la rendre utilisable dans une gamme de conditions météorologiques plus variée. [35] Selon une réalisation, le moment quadratique en torsion de l’ossature par rapport à l’axe vertical de rotation du rotor est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en torsion par rapport à l’axe vertical de rotation du rotor des portions de cylindre. [34] This arrangement allows the framework to reinforce the rotor and the cylinder portions to reinforce the assembly formed by the rotor and the framework with respect to bending stresses with respect to one or more directions perpendicular to its axis of rotation. rotation to which these different elements may be exposed, and therefore to increase the life of the wind turbine, but also to make it usable in a wider range of weather conditions. [35] According to one embodiment, the quadratic torsional moment of the frame relative to the vertical axis of rotation of the rotor is of the same order of magnitude as the sum of the quadratic torsional moments relative to the vertical axis of rotation of the rotor of the cylinder portions.
[36] Cette disposition permet à l’ossature de renforcer le rotor et aux portions de cylindre de renforcer l’ensemble formé par le rotor et l’ossature par rapport aux sollicitations en torsion par rapport à son axe de rotation auxquelles ils peuvent être exposés, et donc d’augmenter la durée de vie de l’éolienne mais aussi de la rendre utilisable dans une gamme de conditions météorologiques plus variée. [36] This arrangement allows the frame to reinforce the rotor and the cylinder portions to reinforce the assembly formed by the rotor and the frame with respect to the torsional stresses relative to its axis of rotation to which they may be exposed. , and therefore to increase the life of the wind turbine but also to make it usable in a more varied range of weather conditions.
[37] Selon une réalisation, la géométrie des alvéoles, c’est-à-dire de la maille, de la structure alvéolaire résiste à la compression suivant l’axe du rotor. [37] According to one embodiment, the geometry of the cells, that is to say the mesh, of the honeycomb structure resists compression along the axis of the rotor.
[38] Cette disposition permet à la structure alvéolaire de reprendre des efforts en compression suivant l’axe du rotor, et donc de renforcer l’ossature du rotor par rapport à une sollicitation en compression dans la direction de son axe de rotation. [38] This arrangement allows the honeycomb structure to take up compressive forces along the axis of the rotor, and therefore to reinforce the frame of the rotor with respect to a compressive stress in the direction of its axis of rotation.
[39] Selon une réalisation, la surface pleine de la surface latérale de la structure alvéolaire représente au moins 20% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit. [39] According to one embodiment, the solid surface of the side surface of the honeycomb structure represents at least 20% of the side surface of the cylinder in which it is inserted.
[40] Cette disposition permet de limiter l’accès d’êtres vivants au rotor de manière satisfaisante. [40] This arrangement makes it possible to limit the access of living beings to the rotor in a satisfactory manner.
[41] Selon une réalisation, la surface pleine de la surface latérale de la structure alvéolaire représente au plus 40% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit. [41] According to one embodiment, the solid surface of the side surface of the honeycomb structure represents at most 40% of the side surface of the cylinder in which it is inserted.
[42] Cette disposition permet de conserver un flux d’air suffisant pour maintenir les performances de l’éolienne. [42] This arrangement makes it possible to maintain sufficient air flow to maintain the performance of the wind turbine.
[43] Selon une réalisation, les dimensions caractéristiques des alvéoles de la structure alvéolaire sont choisies de sorte que la structure alvéolaire forme une grille substantiellement perméable à l’aire et limite l’accès au rotor à des êtres humains et/ou des volatiles et/ou des mammifères de taille supérieure à une taille limite prédéterminée. [43] According to one embodiment, the characteristic dimensions of the cells of the honeycomb structure are chosen so that the honeycomb structure forms a substantially air-permeable grid and limits access to the rotor to human beings and/or birds and /or mammals larger than a predetermined size limit.
[44] L’invention concerne aussi un procédé d’assemblage d’une éolienne à axe vertical comprenant : a. on fournit au moins un rotor d’axe vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et monté sur une embase présentant une surface supérieure, b. on équipe l’éolienne d’une ossature [44] The invention also relates to a method of assembling a vertical axis wind turbine comprising: a. at least one vertical axis rotor extending between a lower end and an upper end is provided, and mounted on a base having an upper surface, b. we equip the wind turbine with a frame
- fixe par rapport à l’embase ; - fixed relative to the base;
- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase, de l’axe du rotor ; - dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; c. on fixe au moins une traverse, dite traverse « principale », sur l’ossature, la direction de la traverse principale étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, la traverse principale étant munie d’un dispositif de guidage en rotation du rotor. - Of height substantially equal to that of the aerial part, that is to say located above the base, the axis of the rotor; - Whose uprights form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base; vs. at least one crosspiece, called the "main" crosspiece, is fixed to the framework, the direction of the main crosspiece being contained in a horizontal plane and secant with the axis of the rotor near the upper end of the axis of the rotor, the main crosspiece being provided with a device for guiding the rotor in rotation.
[45] Selon un mode de réalisation, l’ossature et au moins une traverse principale sont adaptés pour être assemblés en post-équipement. [45] According to one embodiment, the framework and at least one main crosspiece are adapted to be assembled in post-equipment.
[46] La traverse principale peut notamment être constituée de deux éléments permettant son montage / démontage sans démonter le palier du rotor. [46] The main cross may in particular consist of two elements allowing its assembly / disassembly without dismantling the bearing of the rotor.
[47] Cette disposition permet de renforcer simplement une éolienne déjà installée au moyen de l’ossature et des éventuelles traverses. [47] This provision makes it possible to simply reinforce a wind turbine already installed by means of the framework and any crosspieces.
[48] Selon un mode de réalisation, dans le procédé d’assemblage, on équipe l’éolienne d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical, liées à l’ossature de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air. [48] According to one embodiment, in the assembly process, the wind turbine is equipped with one or more vertical axis cylinder portions, linked to the framework so that these portions generally form a cylinder whose bases are hollowed out and whose lateral surface has a honeycomb structure, forming a grid substantially permeable to air.
[49] Cette disposition permet de renforcer simplement une éolienne (déjà installée ou non) équipée d’une ossature, au moyen de la grille, et d’améliorer sa sécurisation. [49] This provision makes it possible to simply reinforce a wind turbine (already installed or not) equipped with a frame, by means of the grid, and to improve its security.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[50] Des modes de réalisation de l’invention seront décrits ci-dessous par référence aux dessins, décrits brièvement ci-dessous : [50] Embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings, briefly described below:
[51] [Fig. 1] représente une éolienne à axe vertical muni d’une ossature suivant l’invention[51] [Fig. 1] represents a vertical axis wind turbine provided with a framework according to the invention
[52] [Fig. 2] est une vue de dessus de cette éolienne. [52] [Fig. 2] is a top view of this wind turbine.
[53] [Fig. 3] est une vue de face de l’embase de l’éolienne équipée de l’ossature assemblée avec les portions de cylindre. [53] [Fig. 3] is a front view of the base of the wind turbine equipped with the frame assembled with the cylinder portions.
[54] [Fig. 4] est une vue de dessus de l’embase de l’éolienne équipée de l’ossature assemblée avec les portions de cylindre. [54] [Fig. 4] is a top view of the base of the wind turbine equipped with the frame assembled with the cylinder portions.
[55] [Fig. 5] représente les étapes d’assemblage d’une traverse 108 constituée de deux parties symétriques 108a et 108b. [55] [Fig. 5] shows the assembly steps of a crosspiece 108 consisting of two symmetrical parts 108a and 108b.
[56] [Fig. 6] représente une vue de face de l’éolienne assemblée avec les portions de cylindre. [56] [Fig. 6] represents a front view of the wind turbine assembled with the cylinder portions.
[57] Sur les dessins, des références identiques désignent des objets identiques ou similaires. DESCRIPTION DETAILLEE [57] In the drawings, identical references designate identical or similar objects. DETAILED DESCRIPTION
[58] L’éolienne 100 pour laquelle l’ossature est prévue est une éolienne à axe vertical. Une telle éolienne présente une embase 101, par exemple cylindrique ou parallélépipédique, dans laquelle il est possible de placer une génératrice 102, ainsi que des éléments de transmission tels que des éléments d’accouplement élastique, des engrenages ou poulies et courroie, un volant d'inertie, un frein,...). [58] The 100 wind turbine for which the framework is provided is a vertical axis wind turbine. Such a wind turbine has a base 101, for example cylindrical or parallelepipedic, in which it is possible to place a generator 102, as well as transmission elements such as elastic coupling elements, gears or pulleys and belt, a flywheel inertia, a brake, etc.).
[59] L’embase présente une surface supérieure, au-dessus de laquelle se trouve la partie dite « aérienne » du rotor. Cette surface supérieure peut être plane, et sera dans ce cas appelée « plan de l’embase ». [59] The base has an upper surface, above which is the so-called “air” part of the rotor. This upper surface may be flat, and in this case will be called the "base plane".
[60] Sur cette embase, un rotor est monté en liaison pivot d’axe vertical, comprenant au moins un axe 103 dont des pales 104 sont solidaires. [60] On this base, a rotor is mounted in pivot connection with a vertical axis, comprising at least one axis 103 of which blades 104 are integral.
[61] La géométrie des pales 104 peut être librement choisie. A titre d’exemples non limitatifs, il peut s’agir d’une éolienne de type Darrieus, ou Savonius. [61] The geometry of the blades 104 can be freely chosen. By way of non-limiting examples, it may be a wind turbine of the Darrieus or Savonius type.
[62] Une ossature 105 est fixée sur l’embase 101, au moyen de vis ou de tout autre dispositif permettant de réaliser une liaison encastrement. [62] A framework 105 is fixed to the base 101, by means of screws or any other device making it possible to create a recessed connection.
[63] L’ossature 105 entoure le rotor sur une fraction significative de sa hauteur. Le volume intérieur de l’ossature 105 est suffisant pour que la rotation des pales 104 ne soit pas entravée lorsque l’ossature est fixée sur l’embase. [63] Frame 105 surrounds the rotor over a significant fraction of its height. The internal volume of the framework 105 is sufficient for the rotation of the blades 104 not to be hindered when the framework is fixed on the base.
[64] Selon un mode de réalisation, l’ossature 105 est constituée de deux cadres rectangulaires 106 de même hauteur, verticaux et parallèles liés entre eux au niveau de leurs montants supérieurs par deux traverses horizontales 107, dites « traverses latérales », de manière à ce que l’ossature 105 forme un parallélépipède rectangle évidé et aussi peu déformable que possible après liaison à l’embase 101. [64] According to one embodiment, the frame 105 consists of two rectangular frames 106 of the same height, vertical and parallel linked together at their upper uprights by two horizontal crosspieces 107, called "side crosspieces", so that the frame 105 forms a hollow rectangular parallelepiped and as little deformable as possible after connection to the base 101.
[65] Ce mode de réalisation n’est pas limitatif. A titre d’exemple, l’ossature 105 peut être constituée de montants verticaux de même hauteur, liés par des traverses horizontales latérales 107 de manière à former après fixation sur l’embase un prisme droit évidé, de base polygonale, par exemple triangulaire. L’ossature 105 ainsi constituée est indéformable. [65] This embodiment is not limiting. By way of example, the framework 105 can be made up of vertical uprights of the same height, linked by lateral horizontal crosspieces 107 so as to form, after fixing on the base, a right hollow prism, with a polygonal base, for example triangular. The frame 105 thus formed is non-deformable.
[66] Par « ossature indéformable », on entend une ossature dont les angles entres les différents montants et/ou traverses sont constants ou quasiment constants pour une utilisation normale de l’éolienne. Dans ce sens, une poutre triangulée ou un treillis carré muni d’un montant suivant sa diagonale sont indéformables en traction et en compression. [67] L’ossature 105 décrite ici n’est pas articulée ce qui contribue à son caractère indéformable. [66] “Undeformable framework” means a framework whose angles between the various uprights and/or crosspieces are constant or almost constant for normal use of the wind turbine. In this sense, a triangulated beam or a square lattice provided with an upright along its diagonal are non-deformable in tension and in compression. [67] The frame 105 described here is not articulated which contributes to its non-deformable nature.
[68] Dans un mode de réalisation, les montants verticaux de l’ossature 105 sont reliés à des traverses horizontales latérales 107 uniquement au niveau de leurs extrémités supérieures, l’embase remplaçant alors les traverses horizontales latérales 107 nécessaires au niveau de la partie basse des montants verticaux pour rigidifier l’ossature. [68] In one embodiment, the vertical uprights of the frame 105 are connected to lateral horizontal crosspieces 107 only at their upper ends, the base then replacing the lateral horizontal crosspieces 107 necessary at the level of the lower part vertical uprights to stiffen the frame.
[69] Il est aussi possible d’envisager une ossature 105 en treillis. [69] It is also possible to consider a 105 lattice frame.
[70] Selon un mode de réalisation, l’ossature 105 peut être assemblée a posteriori sur une éolienne verticale 100, les cadres 106 ou montants et les traverses latérales 107 étant assemblés les uns après les autres. [70] According to one embodiment, the frame 105 can be assembled a posteriori on a vertical wind turbine 100, the frames 106 or uprights and the side crosspieces 107 being assembled one after the other.
[71] L’ossature 105 est par exemple formée d’un matériau métallique ou non métallique, comme de la fibre de verre. [71] The framework 105 is for example formed of a metallic or non-metallic material, such as fiberglass.
[72] Sur la partie supérieure de cette ossature 105 est fixée au moins une traverse 108, dite « traverse principale », dont la direction coupe celle de l’axe de rotation 103 et comprenant au milieu de sa longueur un dispositif de guidage 110 permettant de guider le rotor en rotation au niveau de la partie supérieure de l’axe du rotor. [72] On the upper part of this frame 105 is fixed at least one crosspiece 108, called "main crosspiece", the direction of which intersects that of the axis of rotation 103 and comprising in the middle of its length a guide device 110 allowing to guide the rotor in rotation at the level of the upper part of the axis of the rotor.
[73] A titre d’exemple non limitatif, ce dispositif de guidage est un palier. [73] By way of non-limiting example, this guide device is a bearing.
[74] Le positionnement de la traverse principale 108 suffisamment loin de l’embase dans la direction de l’axe du rotor assure un guidage en rotation du rotor. L’usure du dispositif du guidage 110 (par exemple un palier) assurant la liaison pivot entre le rotor et l’embase 101 est ainsi ralentie. [74] The positioning of the main crosspiece 108 sufficiently far from the base in the direction of the axis of the rotor ensures rotational guidance of the rotor. The wear of the guide device 110 (for example a bearing) providing the pivot connection between the rotor and the base 101 is thus slowed down.
[75] La traverse principale 108 permet aussi de reprendre une partie des efforts en flexion et/ou en torsion qui s’exercent sur l’axe 103 du rotor et de les répartir sur l’ossature 105. Cette disposition permet donc de renforcer l’éolienne par rapport à une sollicitation en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe 103 de rotation du rotor. [75] The main crosspiece 108 also makes it possible to take up part of the bending and/or torsion forces which are exerted on the axis 103 of the rotor and to distribute them over the frame 105. This arrangement therefore makes it possible to reinforce the wind turbine with respect to a bending and/or torsion stress with respect to the axis 103 of rotation of the rotor.
[76] Selon un mode de réalisation particulier, chaque traverse principale 108 est constituée de deux parties symétriques, parmi lesquelles on définit une première partiel 08a et une seconde partie 108 b, qui viennent s’assembler de part et d’autre de l’axe de rotation 103. Cette disposition permet notamment d’assembler l’ossature 105, comprenant les montants ou cadres 106 et les traverses latérales 107, ainsi que la ou les traverses principales 108 a posteriori sur une éolienne à axe vertical 100. [77] Dans un mode de réalisation particulier, un ou plusieurs éléments de guidage 110 peuvent avoir été montés au préalable sur l'axe 103 en prévision d’une installation ultérieure de l’ossature 105 et des traverses principales 108. [76] According to a particular embodiment, each main crosspiece 108 consists of two symmetrical parts, among which a first part 08a and a second part 108b are defined, which are assembled on either side of the axis of rotation 103. This arrangement makes it possible in particular to assemble the framework 105, comprising the uprights or frames 106 and the side crosspieces 107, as well as the main crosspiece(s) 108 a posteriori on a wind turbine with a vertical axis 100. [77] In a particular embodiment, one or more guide elements 110 may have been mounted beforehand on the axis 103 in anticipation of a subsequent installation of the frame 105 and the main crosspieces 108.
[78] En variante, notamment si un seul élément de guidage 110 est utilisé et placé sur la partie de l’axe 103 du rotor la plus éloignée de l’embase 101, cet élément de guidage peut être installé en post-montage, en même temps que la traverse principale 108 dans laquelle il doit être placé. [78] As a variant, in particular if a single guide element 110 is used and placed on the part of the axis 103 of the rotor furthest from the base 101, this guide element can be installed post-assembly, in same time as the main crosspiece 108 in which it is to be placed.
[79] Selon un mode de réalisation, plusieurs traverses principales 108 peuvent être prévues. Par exemple deux traverses principales 108 peuvent être disposées de manière à ce qu’elles soient orthogonales entre elles. Cette disposition permet d’obtenir une reprise des efforts et un renforcement plus isotrope. [79] According to one embodiment, several main crosspieces 108 may be provided. For example, two main crosspieces 108 can be arranged so that they are orthogonal to each other. This arrangement makes it possible to obtain a recovery of forces and a more isotropic reinforcement.
[80] Selon un mode de réalisation, une traverse 109, dite « complémentaire » peut être prévue. Une traverse complémentaire 109 est identique à une traverse principale 108 mais disposée dans un plan horizontal proche l’extrémité inférieure de la partie aérienne - c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase 101 - de l’axe 103 du rotor. [80] According to one embodiment, a crosspiece 109, called "complementary" may be provided. A complementary crosspiece 109 is identical to a main crosspiece 108 but arranged in a horizontal plane close to the lower end of the aerial part - that is to say located above the base 101 - of the axis 103 of the rotor.
[81] Une traverse complémentaire 109 guide l’axe 103 du rotor en rotation et reprend une partie des efforts qui s’exercent sur l’axe 103 du rotor en flexion et/ou rotation pour les renvoyer sur l’ossature 105. Cette traverse complémentaire 109 contribue donc au renforcement de l’éolienne 100 en flexion et/ou torsion par rapport à son axe de rotation 103 et à limiter l’usure des paliers, ou autres dispositifs de guidage en rotation, de l’axe 103 du rotor. [81] An additional crosspiece 109 guides the axis 103 of the rotating rotor and takes up part of the forces exerted on the axis 103 of the rotor in bending and/or rotation to return them to the frame 105. This crosspiece complementary 109 therefore contributes to the reinforcement of the wind turbine 100 in bending and/or torsion with respect to its axis of rotation 103 and to limiting the wear of the bearings, or other devices for guiding in rotation, of the axis 103 of the rotor.
[82] Selon un mode de réalisation, plusieurs traverses complémentaires 109 peuvent être prévues. Par exemple deux traverses complémentaires 109 peuvent être disposées de manière à ce qu’elles soient orthogonales entre elles. Cette disposition permet d’obtenir une reprise des efforts et un renforcement de l’éolienne 100 plus isotrope. [82] According to one embodiment, several additional crosspieces 109 may be provided. For example, two complementary crosspieces 109 can be arranged so that they are orthogonal to each other. This arrangement makes it possible to obtain a recovery of the forces and a reinforcement of the wind turbine 100 which is more isotropic.
[83] Si la forme des pales le permet, il est aussi possible de prévoir plusieurs traverses dites « traverses additionnelles », analogues à une traverse complémentaire 109, réparties le long de l’axe du rotor entre la ou les traverses principales 108 et la ou les traverses complémentaires 109. [83] If the shape of the blades allows it, it is also possible to provide several crosspieces called "additional crosspieces", similar to an additional crosspiece 109, distributed along the axis of the rotor between the main crosspiece(s) 108 and the or the additional crosspieces 109.
[84] Les directions des traverses principales 108 et complémentaires 109 peuvent être réparties autour de l’axe du rotor de manière à obtenir une reprise d’efforts la plus isotrope possible pour le nombre de traverses principales 108 et complémentaires 109 choisies. [85] Selon un mode de réalisation particulier, chaque traverse complémentaire 109 est constituée suivant le même principe qu’une traverse principale 108 de deux parties symétriques, parmi lesquelles on définit une première partie 109a et une seconde partie 109b, qui viennent s’assembler de part et d’autre de l’axe de rotation 103. Cette disposition permet notamment d’assembler l’ossature 105 et une traverse complémentaire 109 a posteriori sur une éolienne à axe vertical 100. [84] The directions of the main 108 and complementary 109 crosspieces can be distributed around the axis of the rotor so as to obtain the most isotropic possible recovery of forces for the number of main 108 and complementary 109 crosspieces chosen. [85] According to a particular embodiment, each complementary crosspiece 109 is made according to the same principle as a main crosspiece 108 of two symmetrical parts, among which a first part 109a and a second part 109b are defined, which come together on either side of the axis of rotation 103. This arrangement makes it possible in particular to assemble the framework 105 and an additional crosspiece 109 a posteriori on a wind turbine with a vertical axis 100.
[86] Dans un mode de réalisation particulier, un ou plusieurs éléments de guidage 110 peuvent avoir été montés au préalable sur l'axe 103 en prévision d’une installation ultérieure d’une ou plusieurs traverses complémentaires 109, de manière à permettre le post-montage de l’ossature 105 et des traverses complémentaires 109. [86] In a particular embodiment, one or more guide elements 110 may have been mounted beforehand on the axis 103 in anticipation of a subsequent installation of one or more additional crosspieces 109, so as to allow the post - assembly of the framework 105 and the complementary crosspieces 109.
[87] Selon un mode de réalisation particulier, la nature des matériaux constituant l’ossature 105 et les traverses principales 108 et le cas échéant les traverses complémentaires 109 ou encore les traverses additionnelles, ainsi que les sections des montants de l’ossature et des traverses sont choisies de manière à ce que les moments quadratiques en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe du rotor de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s) 108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s) 109 et/ou additionnelle(s) soient suffisamment élevés pour renforcer le rotor en torsion et/ou en flexion dans la gamme de contraintes à laquelle il est soumis lorsque l’éolienne 100 fonctionne du fait de sa position et des vents auxquels elle est exposée. [87] According to a particular embodiment, the nature of the materials constituting the framework 105 and the main crosspieces 108 and, where applicable, the additional crosspieces 109 or even the additional crosspieces, as well as the sections of the uprights of the framework and the crosspieces are chosen so that the quadratic moments in bending and/or in torsion with respect to the axis of the rotor of the frame assembly + main crosspiece(s) 108 and, where applicable, additional crosspiece(s) (s) 109 and/or additional(s) are high enough to reinforce the rotor in torsion and/or in bending in the range of stresses to which it is subjected when the wind turbine 100 operates due to its position and the winds to which it is exposed.
[88] Les éléments constituant l’ossature 105 se trouvent naturellement loin de l’axe de rotation 103. Il est donc possible d’obtenir des moments quadratiques satisfaisants avec une ossature de masse raisonnable. Par ailleurs, comme l’ossature 105 n’est pas entraînée en rotation avec le rotor, et qu’elle est évidée, l’impact de l’ossature 105 sur le rendement de l’éolienne est limité. [88] The elements constituting the frame 105 are naturally far from the axis of rotation 103. It is therefore possible to obtain satisfactory quadratic moments with a frame of reasonable mass. Furthermore, as the frame 105 is not rotated with the rotor, and it is hollow, the impact of the frame 105 on the performance of the wind turbine is limited.
[89] Selon un mode de réalisation particulier, l’éolienne 100 est de plus équipée de portions de cylindre 301 d’axe vertical, par exemple de deux demi-cylindres. Ces portions de cylindres sont fixées sur l’ossature 105, par exemple au moyen de vis réparties sur les montants de l’ossature 105. [89] According to a particular embodiment, the wind turbine 100 is also equipped with portions of cylinder 301 with a vertical axis, for example two half-cylinders. These portions of cylinders are fixed to the framework 105, for example by means of screws distributed over the uprights of the framework 105.
[90] Les portions de cylindre 301 constituent un cylindre droit d’axe l’axe du rotor et dont les bases sont évidées et dont la surface latérale présente une structure alvéolaire 601. [90] The cylinder portions 301 constitute a right cylinder with the axis of the rotor axis and whose bases are hollowed out and whose lateral surface has a honeycomb structure 601.
[91] Dans le cas où la base du cylindre est circulaire, la symétrie de révolution du cylindre par rapport à l’axe du rotor est particulièrement adaptée pour obtenir un renforcement aussi isotrope que possible. [91] In the case where the base of the cylinder is circular, the rotational symmetry of the cylinder with respect to the axis of the rotor is particularly suitable to obtain reinforcement that is as isotropic as possible.
[92] Toutefois d’autres géométries pourraient éventuellement être envisagées, en fonction de l’environnement dans lequel l’éolienne est utilisée. Ainsi, dans le cas où une direction de vent dominant est connue, une base de cylindre elliptique de grand axe perpendiculaire à cette direction peut être avantageuse. [92] However, other geometries could possibly be considered, depending on the environment in which the wind turbine is used. Thus, in the case where a direction prevailing wind is known, an elliptical cylinder base with a major axis perpendicular to that direction may be advantageous.
[93] Les alvéoles de la structure alvéolaire 601 permettent le passage de l’air afin qu’il puisse effectivement mettre en rotation les pales 104 de l’éolienne. [93] The cells of the honeycomb structure 601 allow the passage of air so that it can effectively rotate the blades 104 of the wind turbine.
[94] La géométrie des alvéoles, le matériau et son épaisseur notamment peuvent être choisis selon des critères de renforcement mécanique et/ou de perméabilité à l’air et/ou esthétiques. [94] The geometry of the cells, the material and its thickness in particular can be chosen according to criteria of mechanical reinforcement and/or air permeability and/or aesthetics.
[95] La surface des alvéoles est ainsi choisie de façon à ce que le rendement de l’éolienne reste satisfaisant. Pour cela, on pourra par exemple limiter supérieurement la fraction pleine de la surface latérale du cylindre constitué par les portions de cylindre 301 à 40 %. [95] The surface of the cells is thus chosen so that the performance of the wind turbine remains satisfactory. To do this, it is possible, for example, to limit the full fraction of the side surface of the cylinder formed by the cylinder portions 301 to 40% on the upper side.
[96] A titre d’exemples non limitatifs, les alvéoles peuvent prendre la forme de cercles, d’hexagones ou de parallélogrammes. [96] By way of non-limiting examples, cells can take the form of circles, hexagons or parallelograms.
[97] Le matériau, la géométrie et/ou les dimensions des alvéoles peuvent être choisis de manière à ce que les moments quadratiques en flexion et/ou en torsion par rapport à l’axe 103 du rotor de l’ensemble des portions de cylindre 301 soient suffisamment élevés pour renforcer le rotor en torsion et/ou en flexion dans la gamme de contraintes à laquelle il est soumis lorsque l’éolienne 100 fonctionne du fait de sa position et des vents auxquels elle est exposée. [97] The material, the geometry and/or the dimensions of the cells can be chosen so that the quadratic moments in bending and/or in torsion with respect to the axis 103 of the rotor of all the cylinder portions 301 are high enough to reinforce the rotor in torsion and/or in bending in the range of stresses to which it is subjected when the wind turbine 100 operates due to its position and the winds to which it is exposed.
[98] Selon un mode de réalisation, les moments quadratiques en flexion par rapport à une ou plusieurs directions perpendiculaires à l’axe du rotor 103 de l’ensemble des portions de cylindre et de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s)108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s)109 et/ou additionnelle(s) sont du même ordre de grandeur, de sorte que chacun de ces deux ensembles contribue substantiellement au renforcement de l’éolienne en flexion par rapport à cet axe. [98] According to one embodiment, the quadratic bending moments with respect to one or more directions perpendicular to the axis of the rotor 103 of all the cylinder portions and of the frame + main crosspiece(s) assembly ( s)108 and, where applicable, additional crosspiece(s)109 and/or additional(s) are of the same order of magnitude, so that each of these two assemblies contributes substantially to the reinforcement of the wind turbine in bending with respect to to this axis.
[99] Selon un mode de réalisation, les moments quadratiques en torsion par rapport à l’axe du rotor 103 de l’ensemble des portions de cylindre et de l’ensemble ossature + traverse(s) principale(s) 108 et le cas échéant traverse(s) complémentaire(s) 109 et/ou additionnelle(s) sont du même ordre de grandeur, de sorte que chacun de ces deux ensembles contribue substantiellement au renforcement de l’éolienne 100 en torsion par rapport à cet axe. [99] According to one embodiment, the quadratic moments in torsion with respect to the axis of the rotor 103 of all the cylinder portions and of the frame assembly + main crosspiece(s) 108 and the case optional crosspiece(s) complementary(s) 109 and/or additional(s) are of the same order of magnitude, so that each of these two assemblies contributes substantially to the reinforcement of the wind turbine 100 in torsion with respect to this axis.
[100] La structure alvéolaire 601 peut par exemple être métallique ou non métallique (matériau composite ou autre) et la fraction de surface pleine par rapport à la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit peut être limitée inférieurement à 20 %. [101] En outre, la géométrie des alvéoles peut être fixée de manière à ce que l’ensemble des portions de cylindre 301, une fois assemblé sur l'éolienne 100, résiste à des efforts en compression suivant l’axe du cylindre dans une gamme particulière. [100] The honeycomb structure 601 can for example be metallic or non-metallic (composite material or other) and the fraction of solid surface relative to the lateral surface of the cylinder in which it fits can be limited to less than 20%. [101] In addition, the geometry of the cells can be fixed so that all of the cylinder portions 301, once assembled on the wind turbine 100, withstand compressive forces along the axis of the cylinder in a particular range.
[102] Enfin, les dimensions de la maille des alvéoles peuvent être choisies pour empêcher le contact de certains êtres vivants, comme des êtres humains, des volatiles ou encore de petits mammifères avec les parties tournantes du rotor. Cette disposition permet à l’ensemble ossature + portions de cylindre d’avoir simultanément un effet de renforcement de l’éolienne et un effet de protection contre les risques de blessures du fait de la rotation des pales de l’éolienne. [102] Finally, the dimensions of the mesh of the cells can be chosen to prevent the contact of certain living beings, such as human beings, birds or even small mammals with the rotating parts of the rotor. This arrangement allows the framework + cylinder portions assembly to simultaneously have a wind turbine reinforcement effect and a protective effect against the risk of injury due to the rotation of the wind turbine blades.
LISTE DES SIGNES DE REFERENCE LIST OF REFERENCE SIGNS
100 : éolienne à axe vertical 100: vertical axis wind turbine
101 : embase de l’éolienne 101: wind turbine base
102 : génératrice (ou alternateur), y compris les éléments de transmission 102: generator (or alternator), including transmission elements
103 : axe du rotor 103: rotor shaft
104 : pale du rotor 104: rotor blade
105 : ossature 105: framework
106 : cadre rectangulaire de l’ossature 106: rectangular framework frame
107 : traverse latérale 107: side crosspiece
108 : traverse principale 108: main beam
108a : première partie d’une traverse principale 108 108b : deuxième partie d’une traverse principale 108 108a: first part of a main crossbar 108 108b: second part of a main crossbar 108
109 : traverse complémentaire 109: complementary crosspiece
109a : première partie d’une traverse complémentaire 109 109b : deuxième partie d’une traverse complémentaire 109 109a: first part of an additional crosspiece 109 109b: second part of an additional crosspiece 109
110 : élément de guidage en rotation 301 : portion de cylindre d’axe vertical 110: element for guiding in rotation 301: portion of cylinder with vertical axis

Claims

REVENDICATIONS
1. Eolienne (100) comprenant au moins un rotor d’axe (103) vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et montée sur une embase (101) présentant une surface supérieure, caractérisée en ce que l’éolienne est équipée d’une ossature (105) 1. Wind turbine (100) comprising at least one vertical axis rotor (103) extending between a lower end and an upper end, and mounted on a base (101) having an upper surface, characterized in that the wind turbine is equipped with a framework (105)
- fixe par rapport à l’embase (101) ; - fixed relative to the base (101);
- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au- dessus de l’embase, de l’axe (103) du rotor ; - of height substantially equal to that of the aerial part, that is to say located above the base, the axis (103) of the rotor;
- dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; et en ce qu’au moins une traverse principale (108) est fixée sur ladite ossature, la direction de ladite traverse principale (108) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe (103) du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, ladite traverse principale (108) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor. - Whose uprights form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base; and in that at least one main crosspiece (108) is fixed to said framework, the direction of said main crosspiece (108) being contained in a horizontal plane and secant with the axis (103) of the rotor near the upper end of the axis of the rotor, said main crosspiece (108) being provided with a device (110) for guiding the rotor in rotation.
2. Eolienne suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu’au moins une traverse complémentaire (109) est fixée sur l’ossature (105), la direction de ladite traverse complémentaire (109) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité inférieure de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au-dessus de l’embase, de l’axe du rotor, ladite traverse complémentaire (109) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor. 2. Wind turbine according to claim 1 characterized in that at least one complementary crosspiece (109) is fixed to the frame (105), the direction of said complementary crosspiece (109) being contained in a horizontal plane and secant with the axis of the rotor close to the lower end of the aerial part, that is to say located above the base, the axis of the rotor, said additional crosspiece (109) being provided with a device (110) for guiding the rotor in rotation.
3. Eolienne suivant l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que ladite ossature (105) est formée d’au moins deux cadres rectangulaires (106) contenus dans des plans dont l’intersection est verticale, les cadres étant liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales (107) de directions horizontales de sorte que l’angle dièdre entre les plans de ces deux cadres rectangulaires (106) est fixé. 3. Wind turbine according to any one of claims 1 to 2 characterized in that said frame (105) is formed of at least two rectangular frames (106) contained in planes whose intersection is vertical, the frames being linked by through at least two lateral crosspieces (107) of horizontal directions so that the dihedral angle between the planes of these two rectangular frames (106) is fixed.
4. Eolienne suivant l’une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisée en ce que ladite ossature (105) est formée d’au moins deux cadres rectangulaires (106) contenus dans des plans verticaux parallèles et liés par l’intermédiaire d’au moins deux traverses latérales (107) de directions horizontales et orthogonales aux plans desdits cadres rectangulaires (106). 4. Wind turbine according to any one of claims 1 to 2 characterized in that said framework (105) is formed of at least two rectangular frames (106) contained in parallel vertical planes and linked via at least two lateral crosspieces (107) with directions horizontal and orthogonal to the planes of said rectangular frames (106).
5. Eolienne suivant l’une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce qu’elle est équipée d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical (301), liées à ladite ossature (105) de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air. 5. Wind turbine according to one of claims 1 to 4 characterized in that it is equipped with one or more vertical axis cylinder portions (301), connected to said frame (105) so that these portions globally form a cylinder whose bases are hollowed out and whose lateral surface has a honeycomb structure, forming a grid substantially permeable to air.
6. Eolienne suivant la revendication 5 caractérisée en ce que la liaison entre l’au moins une portion de cylindre (301) et ladite ossature (105) est une liaison encastrement. 6. Wind turbine according to claim 5, characterized in that the connection between the at least one cylinder portion (301) and said frame (105) is an embedded connection.
7. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 6 caractérisée en ce que le moment quadratique en flexion [respectivement en torsion] de ladite ossature (105) par rapport à une direction perpendiculaire à l’axe vertical de rotation du rotor [respectivement par rapport à l'axe vertical de rotation du rotor] est du même ordre de grandeur que la somme des moments quadratiques en flexion [respectivement en torsion] par rapport à cette direction perpendiculaire à l’axe vertical de rotation du rotor [respectivement par rapport à l'axe vertical de rotation du rotor] desdites portions de cylindre (301). 7. Wind turbine according to one of claims 5 to 6 characterized in that the quadratic moment in bending [respectively in torsion] of said frame (105) with respect to a direction perpendicular to the vertical axis of rotation of the rotor [respectively by with respect to the vertical axis of rotation of the rotor] is of the same order of magnitude as the sum of the quadratic moments in bending [respectively in torsion] with respect to this direction perpendicular to the vertical axis of rotation of the rotor [respectively with respect to the vertical axis of rotation of the rotor] of said cylinder portions (301).
8. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 7 caractérisée en ce que la géométrie des alvéoles de ladite structure alvéolaire résiste à la compression suivant l’axe du rotor. 8. Wind turbine according to one of claims 5 to 7 characterized in that the geometry of the cells of said honeycomb structure resists compression along the axis of the rotor.
9. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 8 caractérisée en ce que la surface pleine de ladite surface latérale de structure alvéolaire représente au moins 20% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit. 9. Wind turbine according to one of Claims 5 to 8, characterized in that the solid surface of the said lateral surface of the honeycomb structure represents at least 20% of the lateral surface of the cylinder in which it is fitted.
10. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 9 caractérisée en ce que la surface pleine de ladite surface latérale de structure alvéolaire représente au plus 40% de la surface latérale du cylindre dans lequel elle s’inscrit. 10. Wind turbine according to one of Claims 5 to 9, characterized in that the solid surface of the said lateral surface of the honeycomb structure represents at most 40% of the lateral surface of the cylinder in which it is fitted.
11. Eolienne suivant l’une des revendications 5 à 10 caractérisée en ce que les dimensions caractéristiques des alvéoles de ladite structure alvéolaire sont choisies pour que la structure alvéolaire forme une grille substantiellement perméable à l’air et limite l’accès au rotor à des êtres humains et/ou des volatiles et/ou des mammifères de taille supérieure à une taille limite prédéterminée. 11. Wind turbine according to one of claims 5 to 10, characterized in that the characteristic dimensions of the cells of said honeycomb structure are chosen so that the honeycomb structure forms a substantially air-permeable grid and limits access to the rotor to human beings and/or birds and/or mammals larger than a predetermined size limit.
12. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) à axe vertical comprenant : a. on fournit au moins un rotor d’axe (103) vertical s’étendant entre une extrémité inférieure et une extrémité supérieure, et monté sur une embase (101) présentant une surface supérieure, b. on équipe l’éolienne d’une ossature (105) 12. A method of assembling a vertical axis wind turbine (100) comprising: a. at least one vertical axis rotor (103) extending between a lower end and an upper end, and mounted on a base (101) having an upper surface, b. we equip the wind turbine with a frame (105)
- fixe par rapport à l’embase (101); - fixed relative to the base (101);
- de hauteur sensiblement égale à celle de la partie aérienne, c’est-à-dire se trouvant au- dessus de l’embase, de l’axe (103) du rotor ; - of height substantially equal to that of the aerial part, that is to say located above the base, the axis (103) of the rotor;
- dont les montants forment des polygones contenus dans au moins deux plans verticaux et au moins un plan horizontal différent de la surface supérieure de l'embase ; c. on fixe au moins une traverse principale (108) sur ladite ossature (105), la direction de la traverse principale (108) étant contenue dans un plan horizontal et sécante avec l’axe du rotor à proximité de l’extrémité supérieure de l’axe du rotor, la traverse principale (108) étant munie d’un dispositif (110) de guidage en rotation du rotor. - Whose uprights form polygons contained in at least two vertical planes and at least one horizontal plane different from the upper surface of the base; vs. at least one main crosspiece (108) is fixed on said framework (105), the direction of the main crosspiece (108) being contained in a horizontal plane and secant with the axis of the rotor near the upper end of the axis of the rotor, the main crosspiece (108) being provided with a device (110) for guiding the rotor in rotation.
13. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) selon la revendication 12 dans lequel l’ossature (105) et l’au moins une traverse principale (108) sont adaptés pour être assemblés en post-équipement. 13. A method of assembling a wind turbine (100) according to claim 12, in which the framework (105) and the at least one main crosspiece (108) are adapted to be assembled as post-equipment.
14. Procédé d’assemblage d’une éolienne (100) selon la revendication 12 ou la revendication 13, dans lequel on équipe l'éolienne (100) d’une ou plusieurs portions de cylindre d’axe vertical (301), liées à ladite ossature (105) de sorte que ces portions forment globalement un cylindre dont les bases sont évidées et dont la surface latérale a une structure alvéolaire, formant une grille substantiellement perméable à l’air. 14. A method of assembling a wind turbine (100) according to claim 12 or claim 13, in which the wind turbine (100) is equipped with one or more vertical axis cylinder portions (301), connected to said framework (105) so that these portions generally form a cylinder whose bases are hollowed out and whose lateral surface has a honeycomb structure, forming a substantially air-permeable grid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012023203A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 株式会社Winpro Wind power generator
US20120292912A1 (en) 2011-05-16 2012-11-22 Median Wind, Llc Wind power generation system and method
SI25160A (en) 2016-03-07 2017-09-29 Boris Sakelšek A wind turbine with a vertical axis

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