Procédé pour améliorer le rendement des voilures rotatives et voilure pour la mise en #uvre du procédé La présente invention a pour objet un procédé pour améliorer le rendement des voilures rotatives qui consiste<B>à</B> créer une hypersustentation sur tout ou la plus grande partie extrême de chaque pale constituant la voilure.
Ce procédé se distingue des procédés connus par le fait qu'on aspire,<B>à</B> l'aide d'une pompe centrifuge constituée par des canaux aménagés<B>à</B> l'intérieur de chaque pale, de l'air<B>à</B> tra vers au moins une fente d'aspiration pratiquée dans la partie de l'extrados située<B>à</B> proximité<B>de</B> l'axe de rotation de la voilure et<B>à</B> une certaine profondeur du profil de la pale, puis refoule cet air<B>à</B> l'aide de cette même pompe centrifuge au travers d'une fente longitudinale pratiquée dans l'extrémité de la pale<B>à</B> proximité de son arête arrière.
Uinvention a également pour objet une voilure rotative pour la mise en #uvre du procédé qui se caractérise par le fait qu'elle comporte des pales évidées portées par un axe commun, et présentant chacune au moins une fente d'aspiration pratiquée dans la partie de l'extrados proche de l'axe entre le plan de plus grande épaisseur de la pale et son arête arrière et par le fait que cette fente est reliée par au moins un canal aménagé dans le vide intérieur de la pale,<B>à</B> une fente longitudinale d'expulsion pra tiquée dans la partie extrême de la pale,<B>à</B> proximité de son arête arrière.
Le dessin annexé illustre schématiquement quel ques formes d'exécution d'une voilure rotative pour la mise en #uvre du procédé.
La fig. <B>1</B> est une vue partielle en plan d'une pale d'une voilure rotative selon une première forme d'exécution. La fig. 2 en est une vue en coupe suivant la ligne II-11 de la fig. <B>1.</B> La fig. <B>3</B> est une vue partielle en plan et<B>à</B> plus grande échelle d'une variante d7exécution.
La fig. 4 est une vue en plan partielle d'une pale selon une seconde forme d'exécution.<B>-</B> La fig. <B>5</B> en est une vue en coupe<B>à</B> plus grande échelle suivant la ligne V-V de la fig. 4.
Selon les fig. <B>1</B> et 2 du dessin annexé, chaque pale<B>1</B> d'une voilure rotative est fixée sur un arbre commun (non représenté) et comporte des parois su périeures 2 et inférieures<B>3</B> formant un corps évidé. Des organes de renforcement longitudinaux 4 sont fixés aux faces internes des parois 2 et<B>3</B> et main tiennent celles-ci en forme. Une fente longitudinale<B>5</B> est pratiquée dans la paroi supérieure 2, c'est-à-dire sur l'extrados de la pale. Cette fente d'aspiration<B>5</B> est pratiquée dans une partie de l'extrados proche de l'axe de rotation (non représenté) et<B>à</B> un certain pourcentage de la profondeur du profil de la pale, c'est-à-dire entre un plan<B>1</B> de plus grande épaisseur de la pale et son arête arrière<B>g.</B>
Une fente de refoulement<B>6</B> est pratiquée dans l'extrémité de l'intrados parallèlement et<B>à</B> proximité de l'arête arrière<B>g de</B> la pale. Les fentes<B>5</B> et<B>6</B> sont divisées en sections<I>a,<B>b,</B></I> c, <B>d</B> et les sections corres pondantes sont reliées entre elles par des canaux longitudinaux<B>7</B> présentant la forme générale d'un<B>S</B> (fig. <B>1)</B> et formés en partie par les organes de ren forcements longitudinaux 4. Ainsi, ces canaux sont formés par la structure de la pale. La section trans- versale de chaque canal<B>7</B> décroît progressivement<B>à</B> partir de la fente d'aspiration<B>5</B> jusqu'à la fente de refoulement<B>6.</B>
Le fonctionnement de la voilure rotative décrit est le suivant<B>:</B> Lorsque les pales<B>1</B> sont entraînées dans le mou vement de rotation de l'arbre commun sur lequel elles sont fixées, la force centrifuge agissant sur l'air contenu dans chaque canal<B>7,</B> engendre un déplace ment de cet air vers l'extrémité de chaque pale. Ainsi, une circulation d'air s'établit, les canaux de chaque pale fonctionnant comme une pompe centrifuge as pirant de l'air par la fente<B>5</B> et refoulant cet air par la fente<B>6.</B> Les sections de passage des canaux<B>7 dé-</B> croissant en direction des fentes<B>6,</B> il s'ensuit qu'une convergence est établie qui s'oppose<B>à</B> un décolle ment des filets d'air.<B>Il</B> s'établit alors une circulation d'air<B>à</B> faible vitesse avec un guidage continu de chaque veine.
L'aspiration d'air par la fente<B>5</B> s'oppose de ma nière efficace au décollement des.filets d'air de la couche limite du profil de la pale, tandis que l'ex pulsion d'air par la fente<B>6</B> s'oppose de manière ef ficace<B>à</B> la formation de tourbillons en arrière de l'arête<B>g.</B> En conséquence, on obtient une sustenta tion accrue sur la plus grande partie extrême des pales constituant la voilure. Cette voilure peut, soit être actionnée par un moteur comme dans le cas d'un rotor d'hélicoptère, soit être motrice entraînant alors l'arbre commun aux pales qui actionne un mo teur comme dans le cas d'éoliennes par exemple.
Afin de limiter les efforts dus aux forces centri fuges, il est judicieux de réaliser tous les organes constructifs<B>de</B> chaque pale en des matériaux de fai bles poids spécifiques tels qu'alliage d'aluminium par exemple.
Les pales subissent, spécialement dans le cas d'éoliennes,<B>à</B> l'endroit de leur encastrement, des ef forts de flexion considérables. Afin de réduire ces efforts, les pales peuvent être articulées<B>de</B> la ma- niùre connue suivant des axes perpendiculaires<B>à</B> l'axe commun et ces articulations peuvent être munies d'un dispositif de rappel et de freinage. Des pales articulées sont aujourd'hui utilisées fréquemment et font partie des techniques des voilures rotatives, de sorte qu'il est inutile de décrire ces dispositifs en détail ici.
La position angulaire des pales est une position (féquilibre entre, d'une part, les actions exercées sur elle par la force centrifuge et, d'autre part, par les actions exercées sur elle par la poussée de l'air. En pratique, dans le cas d!une éolienne, le calage de l'incidence des pales est invariable pour les vitesses inférieures<B>à</B> la vitesse de rotation nomi nale.
Par contre, pour des vitesses supérieures<B>à</B> la vitesse nominale, le calage, qui déterminé le pas des pales, est variable en fonction de la vitesse et com mandé par des dispositifs d'asservissements de type connus comportant un détecteur de la vitesse du vent disposé suffisamment en avant de l'éolienne pour que la correction nécessaire du calage des pales et com mandée par ce détecteur soit effectuée en temps voulu, c'est-à-dire que cette correction soit effectuée lorsque la rafale atteint le plan des pales. Afin d'évi ter des accidents et des avaries dus<B>à</B> un ouragan par exemple, le détecteur peut provoquer la mise en drapeau des pales, et donc l'arrêt de l'éolienne lors que la vitesse du vent dépasse une vitesse critique déterminée.
Lorsque la vitesse du vent tombe en dessous de cette vitesse critique déterminée, le<B>dé-</B> tecteur provoque la mise en position angulaire cor recte des pales de manière que leur pas corresponde <B>à</B> celui désiré pour la vitesse du vent. Ce genre de dispositif d'asservissement réversible étant connu et utilisé aujourd'hui, il est inutile de le décrire en<B>dé-</B> tail ici.
<B>Il</B> va sans dire que la mise en drapeau des pales de l'éolienne peut être commandée manuellement indépendamment de la vitesse du vent.
L'action de la pompe centrifuge constituée par les canaux internes<B>7</B> des pales reliant les fentes d'aspira tion<B>5</B> aux fentes d'expulsion d'air<B>6,</B> peut être ajus tée automatiquement en fonction de la vitesse de ro tation de la voilure rotative. Un dispositif de com mande automatique de cette action est représenté partiellement<B>à</B> la fig. <B>3</B> du dessin annexé. Ce dis positif comprend des organes d'obturation<B>8</B> cons titués chacun par une lame glissant sur la paroi du profil de la pale<B>à</B> l'intérieur d'un canal<B>7.</B> Chaque lame<B>8</B> présente la forme générale d'un secteur muni d'un bec<B>9</B> traversé par un axe<B>10</B> prenant appui sur les deux parois 2,<B>3</B> de la pale.
L'extrémité<B>9</B> de la lame<B>8</B> articulée sur la structure de la pale est plus proche de l'axe de rotation de la voilure que l'extré mité libre de cette lame. Chaque lame<B>8</B> prend alors une position d'équilibre qui est fonction de la va leur de la force centrifuge agissant sur chaque lame et dont la résultante des actions est appliquée au cen tre de gravité de chaque lame et d'autre part de la valeur de la force exercée sur cette lame par un res sort antagoniste taré tendant<B>à</B> maintenir cette lame engagée dans la fente d'expulsion<B>6.</B>
Ainsi,<B>à</B> chaque vitesse de rotation de la voilure, correspond une position déterminée de la lame<B>8</B> et l'obturation de chaque section<I>a,<B>b,</B> c,<B>d</B></I> de la fente<B>6</B> est progressive et continue. On peut prévoir un dispo sitif de réglage du ressort antagoniste de manière<B>à</B> obtenir l'obturation complète simultanée de toutes les sections<I>a,<B>b,</B></I> c, <B><I>d</I></B> de toutes les fentes<B>6</B> pour une vitesse de rotation choisie de la voilure.
De ce qui précède, il est aisé de se rendre compte que grâce au dispositif de commande automatique décrit, il est possible d'obtenir une action variable de la pompe centrifuge suivant une fonction de la vitesse de ro tation de la voilure et donc d'ajuster le débit eair de cette pompe<B>à</B> la plus ou moins grande tendance <B>à</B> la formation de tourbillons en arrière de l'intrados selon la vitesse de rotation de la voilure et d'obtenir ainsi pour chaque vitesse de cette voilure le rende ment optimum. Dans la forme d'exécution selon les fig. 4 et<B>5,</B> chaque pale<B>1 de</B> la voilure rotative comporte une série de fentes d'aspiration<B>11</B> perpendiculaires<B>à</B> l'axe longitudinal de la pale.
Ces fentes<B>11</B> sont re liées par les canaux<B>7</B> aux différentes sections<I>a,<B>b,</B></I> <I>c,<B>d</B></I> de la fente d'expulsion-<B>6.</B> Le fonctionnement <B>de</B> cette seconde forme d'exécution est en tous points semblable au fonctionnement de la forme d'exécutiôn décrite en référence aux fig. <B>1</B> et 2. Comme représenté plus spécialement par la fig. <B>5,</B> chaque fente<B>11</B> s'étend sur une longueur e. Ces fentes sont situées entre le plan f de plus grande épaisseur de la pale et l'arête arrière<B>g</B> de cette pale.
Dans une autre variante, la fente de refoulement pourrait être pratiquée sur l'extrados<B>à</B> l'extrémité de la pale parallèlement et<B>à</B> proximité de l'arête ar rière<B>g.</B> En fait, la position de cette fente de refou lement<B>6</B> (sur l'intrados ou sur l'extrados) dépend es sentiellement des circonstances d'emploi de la voilure.