WO2012001320A1 - Vertical wind generator having winglets - Google Patents

Vertical wind generator having winglets Download PDF

Info

Publication number
WO2012001320A1
WO2012001320A1 PCT/FR2011/051538 FR2011051538W WO2012001320A1 WO 2012001320 A1 WO2012001320 A1 WO 2012001320A1 FR 2011051538 W FR2011051538 W FR 2011051538W WO 2012001320 A1 WO2012001320 A1 WO 2012001320A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
deflector
blade
degrees
rotor
rope
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/051538
Other languages
French (fr)
Inventor
Daniel Yves Henri Emile Heulot
Original Assignee
Okwind
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okwind filed Critical Okwind
Publication of WO2012001320A1 publication Critical patent/WO2012001320A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03DWIND MOTORS
    • F03D3/00Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06Rotors
    • F03D3/061Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/21Rotors for wind turbines
    • F05B2240/211Rotors for wind turbines with vertical axis
    • F05B2240/214Rotors for wind turbines with vertical axis of the Musgrove or "H"-type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/30Characteristics of rotor blades, i.e. of any element transforming dynamic fluid energy to or from rotational energy and being attached to a rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2240/00Components
    • F05B2240/20Rotors
    • F05B2240/33Shrouds which are part of or which are rotating with the rotor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2250/00Geometry
    • F05B2250/30Arrangement of components
    • F05B2250/32Arrangement of components according to their shape
    • F05B2250/323Arrangement of components according to their shape convergent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05BINDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2260/00Function
    • F05B2260/85Starting
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30Wind power
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/72Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70Wind energy
    • Y02E10/74Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Definitions

  • the present invention relates to the general field of devices for collecting the energy of a fluid stream which comprise a rotor driven by said fluid stream and whose axis of rotation is intended to be arranged transversely with respect to the direction incident fluid.
  • the subject of the present invention is in particular a device for collecting the energy of a fluid stream comprising a rotor whose axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') is intended to be arranged transversely with respect to the direction of said current of fluid, said rotor being provided with at least one blade allowing the flow of fluid to cause it to rotate.
  • vertical axis turbines of the Darrieus type comprising a plurality of vertical blades, generally parallel to the axis of rotation, which are assembled to form a kind of drum and arranged so as to be propelled by the phenomenon of lift resulting from the flow of wind relative to their surface.
  • the objects assigned to the present invention therefore aim at remedying these drawbacks and at proposing a new device for collecting the energy of a fluid stream that can be effectively rotated by a fluid stream, in particular a gaseous stream, of low speed.
  • Another object assigned to the invention is to propose a new device for capturing the energy of a fluid stream whose efficiency is optimized. Another object assigned to the invention is to propose a new device for capturing the energy of a fluid stream whose operation generates little, if any, nuisance, especially visual or sound. Finally, another object assigned to the invention is to propose a new type of wind turbine for "small wind", particularly suitable for low-power energy production and installation on public buildings, commercial premises or the homes of individuals.
  • a device for collecting the energy of a fluid stream comprising a rotor whose axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') is intended to be arranged substantially transversely to the direction of said fluid stream, said rotor being provided with at least one blade allowing the flow of fluid to drive it to rotate, said device being characterized in that said blade comprises at least a first transverse deflector inclined which is arranged so that the rope of said first deflector, which connects the leading edge of said deflector to its trailing edge, forms, with the rope of the blade and in projection in the cord plane of said blade, a non-zero angle of attack.
  • FIG. 1 A is a perspective view of a device according to the invention.
  • FIGS. 1B and 1C show the device of FIG. 1A, in a top projection view and a side projection view.
  • FIG. 2A illustrates, in a perspective view, an embodiment of blade provided with inclined transverse deflectors, as implemented within the device of Figures 1A to 1C.
  • FIGS. 2B, 2C and 2D illustrate the blade shown in Figure 2A in side views (intrados), front (leading edge), and from above.
  • FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D represent, in perspective views, a sagittal section, a top projection and a frontal section, a deflector variant; according to the invention, as implemented in particular on the pay and the device of the preceding figures.
  • FIG. 6 illustrates, in a side view, an alternative embodiment of the device according to the invention differs in particular from that illustrated in Figure 1 B by the implementation of a fourth embodiment of deflector.
  • the present invention generally relates to a device 1 for capturing the energy of a fluid stream F.
  • the device 1 comprises a rotor 2 provided with at least one blade 3 allowing the fluid stream F to drive it to rotate about an axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ').
  • the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') of the rotor 2 is intended to be disposed substantially transversely with respect to the direction of the fluid flow F, that is to say designed to be disposed of so that said fluid stream F approaches the device 1 laterally, in a direction which is not collinear with the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), and which is on the contrary, particularly preferably, substantially perpendicular to said axis of rotation.
  • the device 1 can thus constitute a wind turbine or a vertical axis turbine, and particularly preferably a Darrieus type wind turbine, propelled essentially by lift phenomenon resulting from the circulation of fluid on both sides of the blade. 3, and more particularly "relative incident wind” V
  • the device 1 will be likened to a vertical axis wind turbine.
  • said device 1 can be adapted to fluids of different natures, such as air (wind), liquid water (stream, marine currents) or any gas such as steam. water.
  • fluid stream F can indifferently be natural or artificially generated by any means.
  • the device 1 is therefore in the form of a rotating machine, of the turbine type, the rotor 2 of which is capable of converting the kinetic energy of the fluid stream F into a rotational speed movement ⁇ around the rotor. rotation axis (ZZ).
  • the rotor 2 can be rotatably mounted and guided on a stator 4, which can advantageously comprise a base 5 provided with fixing means intended to secure the device 1 to any implantation site, forming a reference system, such as the ground, a building, a roof, a mast, a vehicle, etc.
  • a stator 4 can advantageously comprise a base 5 provided with fixing means intended to secure the device 1 to any implantation site, forming a reference system, such as the ground, a building, a roof, a mast, a vehicle, etc.
  • the device 1 comprises a plurality of blades 3, preferably identical to each other and regularly distributed around the axis of rotation (ZZ), the rotor 2 thus having substantially a structural invariance by rotation of order n, n being the number of blades 3.
  • Each blade has a leading edge 3A at which it slices the air when it is rotating, as well as a trailing edge 3F.
  • the leading edges 3A and 3F of leakage are connected to each other by side faces, preferably solid, profiled and substantially smooth, forming a 3I intrados and an extrados 3E.
  • rope C3 of the blade 3 is the right segment which joins the leading edge 3A to the trailing edge 3F, and the term “rope surface”, or “rope plane”, the average generating surface of the blade 3 which corresponds to the succession of blade ropes C3.
  • the profile of the blade 3 may be subject to variations without departing from the scope of the invention.
  • the intrados 31 and the extrados 3E of the blade 3 will be substantially convex and symmetrical with respect to the chord plane P C 3.
  • the blade or blades 3 have a curved Pc3 rope surface, said blades having for example an outer bulge in their central portion while their lower ends 6 and upper 7 are closer to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') as said central portion.
  • rope surfaces P C blades 3 may be more or less twisted.
  • the blades 3 extend substantially rectilinear and parallel to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), according to a plane of rectilinear rope in its two dimensions extension, as is illustrated for example in Figures 1A, 1C, 2A or 6.
  • their intrados 31 is oriented substantially towards said axis
  • their upper face 3E is oriented to the opposite, to outside, and points towards the region of the space located (radially) beyond the scanning path 8 traversed by said blades 3.
  • chord plane Pc3 of each of the blades 3 will be substantially tangent to said scanning path 8, which preferably corresponds, as illustrated in FIG. 1B, to a substantially circular trajectory.
  • the chord plane P C 3 thereof being able to form, in projection in a base plane ⁇ substantially normal to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), a non-zero angle with respect to the tangent to the scanning path 8.
  • the orientation of the blades 3 with respect to the axis, the rotor and the scanning path will be such that, when the rotor is moving, the leading edge 3A is substantially upstream, so as to be able to split the air and allow the relative wind to be distributed on both sides of the chord plane P C 3 and flowing from said leading edge 3A to the trailing edge 3F simultaneously on the upper surface 3E and the lower surface 31.
  • the blades will preferably be elongated, that is to say preferably have a height, measured along the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), greater than their other dimensions. They will also preferably be substantially flattened to facilitate the flow of the fluid around them, and may for this purpose have a width, measured between their leading edge 3A and their trailing edge 3B, and more particularly a length of I_c3 rope, greater or more than several times, at their maximum thickness E3, measured laterally between their extrados 3E and their intrados 31.
  • the blades 3 may advantageously be connected to the hub 10 of the rotor 2 by means of one, and preferably of, several rigid arms 11.
  • Said arms 11 will maintain the rigid and substantially invariant in a fixed position, each blade relative to the hub 10 and relative to the other blades.
  • each blade will preferably be provided, on its intrados 3I, for example substantially at the first third and second third of its height h, fixing means 12 comprising for example a flat or an impression 13 in or on which the external radial edge of the arm 11 can be fitted and fixed, for example by screwing, preferably substantially perpendicular to the plane of rope Pc3 of the blade.
  • the arms 1 will be in the form of substantially rectilinear plates and normal rotation axis ( ⁇ - ⁇ ').
  • leading and trailing edges of said arms may be profiled to improve the overall efficiency of the device 1.
  • the blade or blades 3 comprise at least a first inclined transverse deflector, which is arranged such that the rope C 2 o of said first deflector 20, which connects the leading edge 20A of said first deflector 20 to its trailing edge 20B, forms, with the rope C 3 of the blade 3, and in projection in the cord plane P C 3 of said pay 3, a non-zero angle of attack ⁇ .
  • the deflector 20 has an angle of attack, or "angle of incidence”, or "pitch angle" ⁇ non-zero.
  • said deflector is thus inclined, in the direction of circulation of the fluid around the blade 3, so that its rope C20 and more generally its mean P C 2o chord plane, extend generally between the edge 20A attack of said deflector and its trailing edge 20F, non-normal way, that is to say non-perpendicular to the edge of the leading edge 3A of the blade 3, and / or non-normal to the edge of the trailing edge 3F of said blade 3.
  • this inclination of the deflector 20 may advantageously result in a protruding bevel arrangement of the chord plane Pc2o of said deflector 20 relative to a base plane normal to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), substantially to the right of the blade 3 and along the rope thereof, and more particularly at the tangent of the tangent to the scan path 8.
  • the invention thus also relates as such to a device 1 comprising at least one blade 3 provided with at least one inclined first deflector 20, including the rope 20, which joins the leading edge 20A of said deflector 20 to its edge.
  • 20F leakage by the shortest path, and preferably whose chord plane 20 as a whole, present (nt) globally, in projection in the cord plane Pc3 of the blade 3, and with respect to a normal basic plane to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ '), such as for example the plane normal to the axis of rotation which contains the point of junction between the leading edge 3A of said blade and the deflector 20, an angle d ⁇ non-zero attack.
  • the blade 3 preferably comprises a second inclined transverse deflector 21, remote from the first deflector 20, and oriented in a convergent manner with the latter, as illustrated in particular in FIGS. 1A, 1C, 2A, 2B and 6 .
  • chord planes Pc2o, Pc 2 i of the first and second deflectors 20, 21 are not parallel, but instead intersecting, so as to delimit between them a section of blades forming a kind of guide or convergent duct, non-zero angular aperture.
  • the characteristics of the second deflector can be deduced from those of the first deflector mutatis mutandis.
  • the first and / or the second deflector 20, 21 is folded so as to converge, since its trailing edge 20F which points towards the end 6 of the blade 3 which is closest to it, to its edge 20A which is closer to the opposite end 7 of the same blade 3.
  • the angle of attack ⁇ preferably forms a positive penetration angle conferring the deflector a character " diving "in the direction of movement of the blade.
  • first and the second deflectors can thus converge towards one another from the trailing edge 3F towards the leading edge 3A of the blade 3, that is to say be arranged one towards the other so as to form a narrowing of the bearing surface of the blade, the leading edge of the blade section between said baffles 20, 21 being shorter than the trailing edge of this blade. same section of blade 3.
  • the inclination, and more particularly the convergence of the first and second deflectors 20, 21 makes it possible to increase the projected surface of the blade 3 in a plane substantially normal to its rope C3, that is to say say to offer a better wind catch when the incident fluid stream reaches said blade 3 by its trailing edge 3F.
  • the arrangement according to the invention makes it possible to significantly reduce the speed of fluid current required for starting the device 1, conferring to the blades 3 an additional thrust surface at the intrados 20I, 211 of the first and second deflectors.
  • the rotor 2 can advantageously be propelled, at least in part, by the kinetic pressure of the fluid stream on the additional thrust surfaces thus created by the baffles.
  • the lift phenomenon becomes preponderant and allows it to accelerate significantly, until reaching speeds of the order of 120 rpm, 400 rpm on the model tested which included three blades arranged at 120 degrees, for a span (overall diameter) of about 2 m and an overall height H of about 1.5 m, which resulted in an electric generator of 1000 W (nominal power).
  • the device 1 according to the invention is therefore advantageously capable of starting autonomously, for relatively low incident fluid current speeds, and in particular for wind speeds of the order of 7 m / s on the model of wind turbine tested, while the same model devoid of deflectors according to the invention so far started only under a wind of 9 m / s (see Table 1 below).
  • the first deflector 20 is fixed substantially to an end 6 of the blade 3, which corresponds to the lower end, the closest to the reference frame, in FIGS. 1A, 1C and 6.
  • the second deflector 21 may be fixed substantially to the other end of the blade 3, here the opposite upper end 7.
  • the first and / or the second deflector 20, 21 can thus be arranged in the manner of wings, or "winglets”, located on either side of the pay 3, at the level of the songs of this last, so border and laterally delineate the intrados 3I and the extrados 3E.
  • the deflector (s) 20, 21 will preferably form terminal fins that cap substantially transversely edges of the blades 3, preferably such that the rotor 2 has a arrangement substantially symmetrical with respect to its median plane, normal to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') and cutting the blades 3 at mid-height.
  • the deflectors 20 are directly contiguous to the end of the blade 3, and advantageously carried exclusively by the latter, at a distance from the hub 10 and the arms 11, which gives such lightweight, robustness and simplicity to the rotor structure 2.
  • the angle of attack ⁇ is substantially between 2 degrees and 20 degrees, preferably between 5 degrees and 15 degrees, particularly preferably between 7 degrees and 12 degrees, or even substantially equal to 8 degrees, 9 degrees or 10 degrees.
  • this inclination is likely to be optimized by means of test campaigns, depending in particular on the nature of the fluid stream and the dimensions of the device 1.
  • the inventors have found that the use of a non-zero angle of attack at the level of the baffles also makes it possible to improve the power efficiency of the device 1, and more particularly of a wind turbine of the type Darrieus, of the order of 15% for an angle of attack ⁇ of the order of 10 degrees.
  • the first and / or the second deflector 20, 21 overflow both the upper surface 3E and the lower surface 31 of the blade 3.
  • each deflector 20, 21 preferably projects in two opposite directions, on either side of the chord plane Pc3 of the blade 3.
  • first and / or the second deflector 20, 21 preferably project upstream of the leading edge 3A of the blade and / or downstream of the trailing edge 3F of said blade 3.
  • first and / or the second deflector 20, 21 may protrude in the manner of a wide-brimmed hat substantially in all directions transverse to the average generative line of the blade 3, and overhang the surfaces of said blade in all directions.
  • the deflectors 20, 21 may thus form a kind of profiled collar at the end of the blades 3, the lateral and / or frontal strips visible from the intrados 20I, 211 of each deflector 20, 21, which are located on the side and else of the blade 3, thus creating, as previously mentioned, additional thrust surfaces facilitating the automatic start of the rotor 2.
  • first and / or the second deflector 20, 21 are preferably substantially centered on the rope C3 of the blade 3.
  • the lateral portions of the deflector 20 preferably protrude substantially on an equal distance with respect to the intrados and the extrados of the blade respectively, and / or the frontal or caudal portions of said deflector 20 preferably project substantially at an equal distance from the leading edge 3A and the trailing edge 3F of said blade 3.
  • first and / or the second deflector 20, 21 preferably have, laterally, in their chord plane P C2 0, Pc 2 i > a substantially symmetrical profile, as illustrated in FIGS. 3C, 4C, and 5C.
  • the deflector 20, 21 may have a substantially symmetrical structure, whose sagittal plane P s , substantially perpendicular to the chord plane Pc2o, Pc 2 i of said deflector, substantially coincides with the chord plane P C3 of the blade 3, said sagittal plane thus preferably being substantially vertical and tangential to the scanning path 8, as illustrated in particular in FIGS. 1B or 2A.
  • each blade 3 as a whole, including the deflectors 20, 21, may be symmetrical with respect to the chord plane P C 3.
  • first and / or the second baffle preferably laterally, in their chord plane Pc 20 , Pc 2 i > a profile which is widened in its upstream portion, that is to say in the vicinity of the edge d 20A attack, 21 A, and tapering towards the trailing edge 20F, 21 F as shown in particular in Figures 1A, 1B, 2B, 3C, 4C or 5C.
  • baffles will preferably have a rope length L C 2o substantially greater than their width l 2 >> itself substantially greater, or even several times greater than their maximum thickness E MAX -
  • the lower surface 20I of the first deflector 20 and / or the lower surface 211 of the second deflector 21 is substantially plane.
  • Such an arrangement allows in particular to simplify the manufacture or the introduction of the baffles 20, 21 of the blades 3, their respective intrados thus being substantially coincident with their rope plans Pc2o and P C 21 respective.
  • first and / or second deflector 20, 21 it is conceivable for the first and / or second deflector 20, 21 to be formed by a plate whose intrados 201 and extrados 20E are both substantially planar, and preferably parallel such that said baffle has a constant thickness.
  • the deflector 20, 21 preferably has a substantially rounded bead at its leading edge, then generally tapers towards its trailing edge 20F, 21F, according to a profile of preferably continuously curved.
  • the extrados 20E, 21E of the deflector (s) 20, 21 may have a generally round bow shape, rounded and curved at the same time, in the sagittal plane P s , between the leading edge 20A, 21A and the trailing edge 20F, 2F, as illustrated for example on the sagittal sections of FIGS.
  • the crown of the extrados 20E, 21 E, and more particularly its double curvature bow gives the deflector 20, 21, side or "leans" the latter, good aerodynamic properties. Indeed, such a shape minimizes its resistance to penetration and advancement, because it limits the coefficient of drag of the deflector 20, 21 vis-à-vis the relative wind ⁇ ⁇ flowing from the edge of 20A attack towards the trailing edge 20B of said deflector when the rotor 2 rotates.
  • the deflector (s) 20, 21 will preferably be arranged, shaped and oriented so that they have a drag coefficient (Cx) "in the bow", which applies in the direction of relative wind flow ⁇ ⁇ (or relative incident wind V
  • Cx drag coefficient
  • the engine torque associated with the driving thrust effect resulting from the drag generated by the incident wind F blowing "on the stern" on the lower surface is favored. that the resisting torque resulting from the drag generated by the relative wind, of the moderate rest, which flows from the "bow" towards the "stern” is minimized.
  • Such an arrangement of the deflectors which have a low Cx in the direction of travel and a higher Cx in the opposite direction, improves the efficiency of the wind turbine at startup, which can occur by particularly low wind F, without to disturb or significantly reduce the steady state performance, when the relative wind becomes predominant.
  • the transverse section of the deflector 20, 21 may have a profile reminiscent of a flattened drop of water, and whose maximum thickness Emax is such that, given the value of the angle of attack ⁇ , the deflector 20, 21, and more particularly its extrados 20E, 21 E is entirely contained inside the rotor 2, that is to say located in the side of the blade 3 and the rotor 2 relative to a base plane ⁇ substantially normal to the axis of rotation ( ⁇ - ⁇ ') and tangent to the trailing edge 20F, 21 F of said deflector, as shown on Figure 1C.
  • each deflector moves substantially in the wake of the deflector in front of it, the attack of the deflector "follower” being somehow “safe” from the trailing edge the deflector which precedes it, and thus tends to "open the road”.
  • such an arrangement is capable of conferring on the blades 3 an excellent ability to penetrate into the fluid and to limit their drag, especially when the rotor reaches high speeds.
  • the roll angle ⁇ of the first deflector 20 and / or the second deflector, considered around the rope C20, C21 of said deflector 20, 21 which is located in the Pc3 chord plane of the blade 3, is substantially between -5 degrees and +5 degrees and is preferably substantially zero.
  • the deflectors 20, 21 have a plate whose angle of attack ⁇ (that is to say, pitching) is not zero, they are instead arranged preferably so as not to they are tilted in a centrifugal direction towards the outside of the rotor or on the contrary inclined in a centripetal direction towards the axis and the center of the rotor from the blade 3.
  • chord planes of the deflectors are preferably generated on the one hand by a C20, C21 chord deflector which is not only located in the plane of rope P C 3 of the blade 3 but also inclined (here relative to the horizontal) an angle of attack ⁇ , and secondly by a line substantially normal to the axis of rotation, that is to say substantially radial and in this case parallel to the horizontal plane.
  • each deflector preferably extends in majority or even entirely outside the volume containing the rotor and delimited by the two normal planes to rotation axis and each passing through an end 6, 7 of the blade, at the junction the leading edge 3A of said blade 3 with said deflector.
  • FIGS. 1A, 1 B, 1C for a vertical axis wind turbine of the Darrieus type.
  • the speed of the incident fluid is zero and the rotor 2 is stationary, or even blocked by any brake.
  • the fluid stream is captured by the deflectors 20, 21 and deflected by them to the median plane of the rotor 2.
  • the fluid stream thus exerts on the projecting portions of the intrados 20I, 211 of said deflectors 20, 21, on a surface substantially equivalent to their projection in an incidence plane substantially normal to the direction of the incident fluid, a substantially orthoradial thrust component. which generates a torque contributing, or even sufficient, to the start of the rotor.
  • Said incident relative wind flows from the leading edge 3A towards the trailing edge 3F of the blades 3, while flowing simultaneously on the lower surface 31 and the upper surface 3E, and in particular partly along the zones bordered for the one through the lower surface 31 of the blade and the first portion (radially internal) of the lower surface 201 of the deflector 20, and for the other by the upper surface 3E of the blade and the second portion (radially outer) of the lower surface 201 of the deflector.
  • These flows create a lift force P which is exerted especially on the blade located in the wind, that is to say in the south in Figure 1B, and on the blade located downwind, that is to say say north in Figure 1 B,
  • These lift forces gradually accelerate the rotor 2, until the latter reaches its maximum speed, especially given the load.
  • the device according to the invention makes it possible not only to obtain a low speed start of incident wind, but also to improve the power output at constant wind speed, and particularly to low wind speed, especially when the rotor is launched in steady state.
  • the device 1 thus obtained has a good power density, insofar as it has a relatively light structure, discrete and compact.
  • the blades 3, the arms 11 and the deflectors, in particular can be made of composite material.
  • the device 1 generates almost no noise, its operation is particularly quiet.
  • said device is particularly well suited for use in "small éoiien" in the vicinity of commercial or residential premises.
  • the implementation of the invention is however not limited to such a scale of realization and could perfectly be envisaged for large devices intended for a truly industrial production of energy, including electrical energy , for example within wind farms.
  • the present invention finds particular application in the design of wind turbines and the exploitation of wind energy.

Abstract

The invention relates to a device (1) for capturing the energy of a flow of fluid (F), comprising a rotor (2) the rotational axis (Z-Z') of which is intended to be arranged approximately transversely with respect to the direction of said flow of fluid, said rotor (2) being provided with at least one blade (3) enabling the flow of fluid (F) to rotate it, the device being characterized in that said blade (3) comprises at least one first, inclined transverse deflector(20), which is arranged such that the chord (C20) of said first deflector (20), which connects the leading edge (20A) of said deflector (20) to its trailing edge (20F), forms, with the chord (C3) of the blade (3) and in projection in the chord plane (Pc3) of said blade (3), a non-zero angle of attack (φ). Wind generators having a vertical axis.

Description

EOLIENNE VERTICALE A WINGLETS  VERTICAL WIND TURBINE
DOMAINE TECHNIQUE TECHNICAL AREA
La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de captage de l'énergie d'un courant de fluide qui comprennent un rotor entraîné par ledit courant de fluide et dont l'axe de rotation est destiné à être disposé transversalement par rapport à la direction du fluide incident. The present invention relates to the general field of devices for collecting the energy of a fluid stream which comprise a rotor driven by said fluid stream and whose axis of rotation is intended to be arranged transversely with respect to the direction incident fluid.
Elle concerne notamment plus particulièrement les turbines dites « à axe vertical », du genre éoliennes ou hydroliennes. It relates especially to turbines called "vertical axis", such wind turbines or tidal.
La présente invention a notamment pour objet un dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide comprenant un rotor dont l'axe de rotation (Ζ-Ζ') est destiné à être disposé transversalement par rapport à la direction dudit courant de fluide, ledit rotor étant pourvu d'au moins une pale permettant au courant de fluide de l'entraîner à rotation. The subject of the present invention is in particular a device for collecting the energy of a fluid stream comprising a rotor whose axis of rotation (Ζ-Ζ ') is intended to be arranged transversely with respect to the direction of said current of fluid, said rotor being provided with at least one blade allowing the flow of fluid to cause it to rotate.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE II est connu d'utiliser des machines tournantes, du genre turbines, afin de convertir en énergie mécanique et/ou électrique l'énergie d'un fluide en mouvement, tel que l'eau, l'air ou la vapeur. PRIOR ART It is known to use rotating machines, such as turbines, in order to convert the energy of a moving fluid, such as water, air or steam, into mechanical and / or electrical energy.
En particulier, on connaît des éoliennes à axe vertical de type Darrieus, comprenant une pluralité de pales verticales, généralement parallèles à l'axe de rotation, qui sont assemblées pour former une sorte de tambour et agencées de sorte à être propulsées par le phénomène de portance résultant de l'écoulement du vent relatif à leur surface. In particular, vertical axis turbines of the Darrieus type are known, comprising a plurality of vertical blades, generally parallel to the axis of rotation, which are assembled to form a kind of drum and arranged so as to be propelled by the phenomenon of lift resulting from the flow of wind relative to their surface.
Bien qu'elles procurent des avantages indéniables en matière de production d'énergie, et plus particulièrement d'exploitation d'énergie renouvelable, au moyen d'une structure qui peut être relativement compacte et qui produit relativement peu de nuisances sonores, de telles éoliennes à axe vertical souffrent toutefois de certains inconvénients. L'un de ces inconvénients tient à ce que de telles éoliennes nécessitent généralement des vents de vitesses relativement importantes, voire une assistance mécanique, pour pouvoir démarrer, ce qui limite bien entendu leur plage d'utilisation et impose leur implantation sur des sites suffisamment ventés. En outre, le rendement de telles éoliennes est généralement modéré, voire assez faible aux basses vitesses de vent. Although they offer undeniable advantages in terms of energy production, and more particularly of renewable energy exploitation, by means of a structure that can be relatively compact and that produces relatively little noise pollution, such wind turbines vertical axis suffer from some disadvantages. One of these drawbacks is that such wind turbines generally require relatively high speed wind speeds, or even mechanical assistance, to be able to start, which of course limits their range of use and imposes their implantation on sufficiently windy sites. . In addition, the efficiency of such wind turbines is generally moderate, or quite low at low wind speeds.
De telles limites de productivité constituent bien entendu un obstacle à la généralisation de l'utilisation de telles éoliennes, en particulier pour réaliser des installations de « petit éolien », c'est-à-dire dont les dimensions et la puissance sont adaptées à une implantation sur des bâtiments commerciaux ou d'habitation, notamment dans un environnement urbain ou péri-urbain. Such productivity limits of course constitute an obstacle to the generalization of the use of such wind turbines, in particular for making "small wind" installations, that is to say, whose dimensions and power are adapted to a particular wind turbine. implantation on commercial or residential buildings, particularly in an urban or peri-urban environment.
EXPOSÉ DE L'INVENTION STATEMENT OF THE INVENTION
Les objets assignés à la présente invention visent par conséquent à remédier à ces inconvénients et à proposer un nouveau dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide apte à être entraîné efficacement à rotation par un courant de fluide, notamment gazeux, de faible vitesse. The objects assigned to the present invention therefore aim at remedying these drawbacks and at proposing a new device for collecting the energy of a fluid stream that can be effectively rotated by a fluid stream, in particular a gaseous stream, of low speed.
Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide dont la structure soit particulièrement simple, compacte, et peu onéreuse à fabriquer. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide particulièrement robuste et polyvalent, qui présente une large plage de fonctionnement. Another object assigned to the invention is to propose a new device for capturing the energy of a fluid stream whose structure is particularly simple, compact, and inexpensive to manufacture. Another object assigned to the invention is to propose a new device for collecting energy from a particularly robust and versatile fluid stream, which has a wide range of operation.
Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide dont le rendement soit optimisé. Un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide dont le fonctionnement génère peu, sinon pas, de nuisances, notamment visuelles ou sonores. Enfin, un autre objet assigné à l'invention vise à proposer un nouveau type d'éolienne destinée au « petit éolien », particulièrement adaptée à une production d'énergie de faible puissance et à une installation sur les bâtiments publics, les locaux commerciaux ou les habitations des particuliers. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif de captage de l'énergie d'un courant de fluide, comprenant un rotor dont l'axe de rotation (Ζ-Ζ') est destiné à être disposé sensiblement transversalement par rapport à la direction dudit courant de fluide, ledit rotor étant pourvu d'au moins une pale permettant au courant de fluide de l'entraîner à rotation, ledit dispositif étant caractérisé en ce que ladite pale comprend au moins un premier déflecteur transverse incliné qui est agencé de telle sorte que la corde dudit premier déflecteur, qui relie le bord d'attaque dudit déflecteur à son bord de fuite, forme, avec la corde de la pale et en projection dans le plan de corde de ladite pale, un angle d'attaque non nul. Another object assigned to the invention is to propose a new device for capturing the energy of a fluid stream whose efficiency is optimized. Another object assigned to the invention is to propose a new device for capturing the energy of a fluid stream whose operation generates little, if any, nuisance, especially visual or sound. Finally, another object assigned to the invention is to propose a new type of wind turbine for "small wind", particularly suitable for low-power energy production and installation on public buildings, commercial premises or the homes of individuals. The objects assigned to the invention are achieved by means of a device for collecting the energy of a fluid stream, comprising a rotor whose axis of rotation (Ζ-Ζ ') is intended to be arranged substantially transversely to the direction of said fluid stream, said rotor being provided with at least one blade allowing the flow of fluid to drive it to rotate, said device being characterized in that said blade comprises at least a first transverse deflector inclined which is arranged so that the rope of said first deflector, which connects the leading edge of said deflector to its trailing edge, forms, with the rope of the blade and in projection in the cord plane of said blade, a non-zero angle of attack.
DESCRIPTIF SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détails à la lecture de la description qui suit, ainsi qu'à l'aide des figures annexées, fournies à titre purement illustratif et non limitatif, parmi lesquelles : SUMMARY DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other objects, characteristics and advantages of the invention will appear in more detail on reading the description which follows, as well as with the aid of the appended figures, provided for purely illustrative and non-limiting purposes, among which:
- La figure 1 A représente une vue en perspective d'un dispositif conforme à l'invention. - Figure 1 A is a perspective view of a device according to the invention.
- Les figures 1 B et 1C représentent le dispositif de la figure 1A, selon une vue en projection du dessus et une vue en projection latérale. FIGS. 1B and 1C show the device of FIG. 1A, in a top projection view and a side projection view.
- La figure 2A illustre, selon une vue en perspective, une variante de réalisation de pale pourvue de déflecteurs transverses inclinés, telle que mise en œuvre au sein du dispositif des figures 1 A à 1 C. - Figure 2A illustrates, in a perspective view, an embodiment of blade provided with inclined transverse deflectors, as implemented within the device of Figures 1A to 1C.
- Les figures 2B, 2C et 2D illustrent la pale représentée sur la figure 2A selon des vues de côté (intrados), de face (bord d'attaque), et de dessus. - Figures 2B, 2C and 2D illustrate the blade shown in Figure 2A in side views (intrados), front (leading edge), and from above.
- Les figures 3A, 3B, 3C et 3D représentent, selon des vues en perspectives, en coupe sagittale, en projection de dessus et en coupe frontale, une variante de déflecteur conforme à l'invention, tel que mis en œuvre notamment sur la paie et le dispositif des figures précédentes. FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D represent, in perspective views, a sagittal section, a top projection and a frontal section, a deflector variant; according to the invention, as implemented in particular on the pay and the device of the preceding figures.
- Les figures 4A, 4B et 4C, respectivement 5A, 5B et 5C représentent, selon des vues en perspective, en coupe sagittale et de dessus respectivement, une seconde et une troisième variante de réalisation de déflecteurs conformes à l'invention. - Figures 4A, 4B and 4C, respectively 5A, 5B and 5C are, in perspective views, in sagittal section and from above respectively, a second and a third embodiment of deflectors according to the invention.
- La figure 6 illustre, selon une vue de côté, une variante de réalisation de dispositif conforme à l'invention qui diffère notamment de celle illustrée sur la figure 1 B par la mise en œuvre d'une quatrième variante de déflecteur. - Figure 6 illustrates, in a side view, an alternative embodiment of the device according to the invention differs in particular from that illustrated in Figure 1 B by the implementation of a fourth embodiment of deflector.
MEILLEURE MANIERE DE RÉALISER L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale un dispositif 1 de captage de l'énergie d'un courant de fluide F. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention generally relates to a device 1 for capturing the energy of a fluid stream F.
A cet effet, le dispositif 1 comprend un rotor 2 pourvu d'au moins une pale 3 permettant au courant de fluide F de l'entraîner à rotation autour d'un axe de rotation (Ζ-Ζ'). For this purpose, the device 1 comprises a rotor 2 provided with at least one blade 3 allowing the fluid stream F to drive it to rotate about an axis of rotation (Ζ-Ζ ').
Selon l'invention, l'axe de rotation (Ζ-Ζ') du rotor 2 est destiné à être disposé sensiblement transversalement par rapport à la direction du courant de fluide F, c'est-à- dire conçu pour être disposé de telle sorte que ledit courant de fluide F aborde le dispositif 1 latéralement, selon une direction qui n'est pas colinéaire à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), et qui est au contraire, de façon particulièrement préférentielle, sensiblement perpendiculaire audit axe de rotation. Plus particulièrement, le dispositif 1 pourra ainsi constituer une éolienne ou une hydrolienne à axe vertical, et de façon particulièrement préférentielle une éolienne de type Darrieus, propulsée essentiellement par phénomène de portance résultant de la circulation du fluide de part et d'autres de la pale 3, et plus particulièrement du « vent incident relatif » V|R résultant de la combinaison (vectorielle) du vent incident F d'une part et du vent relatif νω lié au mouvement de rotation de la pale. According to the invention, the axis of rotation (Ζ-Ζ ') of the rotor 2 is intended to be disposed substantially transversely with respect to the direction of the fluid flow F, that is to say designed to be disposed of so that said fluid stream F approaches the device 1 laterally, in a direction which is not collinear with the axis of rotation (Ζ-Ζ '), and which is on the contrary, particularly preferably, substantially perpendicular to said axis of rotation. More particularly, the device 1 can thus constitute a wind turbine or a vertical axis turbine, and particularly preferably a Darrieus type wind turbine, propelled essentially by lift phenomenon resulting from the circulation of fluid on both sides of the blade. 3, and more particularly "relative incident wind" V | R resulting from the combination (vector) of the incident wind F on the one hand and the relative wind ν ω related to the rotational movement of the blade.
Dans ce qui suit, par simple commodité de description, le dispositif 1 sera assimilé à une éolienne à axe vertical. Bien entendu, ledit dispositif 1 pourra être adapté à des fluides de différentes natures, tels que l'air (vent), l'eau liquide (cours d'eau, courants marins) ou encore un gaz quelconque tel que de la vapeur d'eau. In what follows, for convenience of description, the device 1 will be likened to a vertical axis wind turbine. Of course, said device 1 can be adapted to fluids of different natures, such as air (wind), liquid water (stream, marine currents) or any gas such as steam. water.
Par ailleurs, le courant de fluide F peut indifféremment être naturel ou généré artificiellement par un moyen quelconque. Furthermore, the fluid stream F can indifferently be natural or artificially generated by any means.
Globalement, le dispositif 1 se présente donc sous la forme d'une machine tournante, du genre turbine, dont le rotor 2 est apte à convertir l'énergie cinétique du courant de fluides F en un mouvement de rotation de vitesse ω autour de l'axe de rotation (Z-Z). Overall, the device 1 is therefore in the form of a rotating machine, of the turbine type, the rotor 2 of which is capable of converting the kinetic energy of the fluid stream F into a rotational speed movement ω around the rotor. rotation axis (ZZ).
Avantageusement, le rotor 2 peut être monté et guidé à rotation sur un stator 4, lequel peut avantageusement comporter une embase 5 pourvue de moyens de fixation destinés à arrimer le dispositif 1 à un site d'implantation quelconque, formant un référentiel, tel que le sol, un bâtiment, une toiture, un mât, un véhicule, etc. Advantageously, the rotor 2 can be rotatably mounted and guided on a stator 4, which can advantageously comprise a base 5 provided with fixing means intended to secure the device 1 to any implantation site, forming a reference system, such as the ground, a building, a roof, a mast, a vehicle, etc.
De préférence, le dispositif 1 comporte une pluralité de pales 3, préférentiellement identiques les unes aux autres et réparties régulièrement autour de l'axe de rotation (Z-Z), le rotor 2 présentant ainsi sensiblement une invariance structurelle par rotation d'ordre n, n étant le nombre de pales 3. Preferably, the device 1 comprises a plurality of blades 3, preferably identical to each other and regularly distributed around the axis of rotation (ZZ), the rotor 2 thus having substantially a structural invariance by rotation of order n, n being the number of blades 3.
Chaque pale présente un bord d'attaque 3A au niveau duquel elle fend l'air lorsqu'elle est en rotation, ainsi qu'un bord de fuite 3F. Les bords d'attaque 3A et de fuite 3F sont reliés l'un à l'autre par des faces latérales, de préférence pleines, profilées et sensiblement lisses, formant un intrados 3I et un extrados 3E. Each blade has a leading edge 3A at which it slices the air when it is rotating, as well as a trailing edge 3F. The leading edges 3A and 3F of leakage are connected to each other by side faces, preferably solid, profiled and substantially smooth, forming a 3I intrados and an extrados 3E.
On désigne par « corde » C3 de la pale 3 le segment de droite qui joint le bord d'attaque 3A au bord de fuite 3F, et par « surface de corde », ou « plan de corde Ρ∞ » la surface moyenne génératrice de la pale 3 qui correspond à la succession des cordes de pale C3. Bien entendu, le profil de la pale 3 pourra faire l'objet de variations sans sortir du cadre de l'invention. Toutefois, selon une variante de réalisation préférentielle particulièrement simple, l'intrados 31 et l'extrados 3E de la pale 3 seront sensiblement convexes, et symétriques par rapport au plan de corde PC3. The term "rope" C3 of the blade 3 is the right segment which joins the leading edge 3A to the trailing edge 3F, and the term "rope surface", or "rope plane", the average generating surface of the blade 3 which corresponds to the succession of blade ropes C3. Of course, the profile of the blade 3 may be subject to variations without departing from the scope of the invention. However, according to a particularly simple preferred embodiment, the intrados 31 and the extrados 3E of the blade 3 will be substantially convex and symmetrical with respect to the chord plane P C 3.
Selon des variantes de réalisation non représentées, il est possible que la ou les pales 3 présentent une surface de corde Pc3 incurvée, lesdites pales possédant par exemple un bombé externe dans leur portion centrale tandis que leurs extrémités inférieures 6 et supérieures 7 sont plus proches de l'axe de rotation (Ζ-Ζ') que ladite portion centrale. According to alternative embodiments not shown, it is possible that the blade or blades 3 have a curved Pc3 rope surface, said blades having for example an outer bulge in their central portion while their lower ends 6 and upper 7 are closer to the axis of rotation (Ζ-Ζ ') as said central portion.
De même, lesdites surfaces de corde des pales PC3 pourront être plus ou moins vrillées. Similarly, said rope surfaces P C blades 3 may be more or less twisted.
Toutefois, selon une variante de réalisation particulièrement simple et peu onéreuse à fabriquer, les pales 3 s'étendront de façon sensiblement rectiligne et parallèle à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), selon un plan de corde rectiligne dans ses deux dimensions d'extension, tel que cela est par exemple illustré sur les figures 1 A, 1 C, 2A ou 6. De préférence, leur intrados 31 est orienté sensiblement vers ledit axe, tandis que leur extrados 3E est orienté à l'opposé, vers l'extérieur, et pointe vers la région de l'espace située (radialement) au-delà du chemin de balayage 8 parcouru par lesdites pales 3. However, according to a particularly simple embodiment and inexpensive to manufacture, the blades 3 extend substantially rectilinear and parallel to the axis of rotation (Ζ-Ζ '), according to a plane of rectilinear rope in its two dimensions extension, as is illustrated for example in Figures 1A, 1C, 2A or 6. Preferably, their intrados 31 is oriented substantially towards said axis, while their upper face 3E is oriented to the opposite, to outside, and points towards the region of the space located (radially) beyond the scanning path 8 traversed by said blades 3.
De façon particulièrement préférentielle, le plan de corde Pc3 de chacune des pales 3 sera sensiblement tangent audit chemin de balayage 8, lequel correspond de préférence, tel que cela est illustré sur la figure 1 B, à une trajectoire sensiblement circulaire. In a particularly preferred manner, the chord plane Pc3 of each of the blades 3 will be substantially tangent to said scanning path 8, which preferably corresponds, as illustrated in FIG. 1B, to a substantially circular trajectory.
Bien entendu, il n'est pas exclu d'opter pour un autre réglage azimutal des pales 3, le plan de corde PC3 de celles-ci pouvant former, en projection dans un plan de base π sensiblement normal à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), un angle non nul par rapport à la tangente au chemin de balayage 8. Avantageusement, l'orientation des pale 3 par rapport à l'axe, au rotor et au chemin de balayage sera toutefois telle que, lorsque le rotor est en mouvement, le bord d'attaque 3A se trouve sensiblement en amont, de sorte à pouvoir fendre l'air et permettre au vent relatif de se répartir de part et d'autre du plan de corde PC3 et de s'écouler depuis ledit bord d'attaque 3A jusqu'au bord de fuite 3F simultanément sur l'extrados 3E et l'intrados 31. Of course, it is not excluded to opt for another azimuth adjustment of the blades 3, the chord plane P C 3 thereof being able to form, in projection in a base plane π substantially normal to the axis of rotation (Ζ-Ζ '), a non-zero angle with respect to the tangent to the scanning path 8. Advantageously, however, the orientation of the blades 3 with respect to the axis, the rotor and the scanning path will be such that, when the rotor is moving, the leading edge 3A is substantially upstream, so as to be able to split the air and allow the relative wind to be distributed on both sides of the chord plane P C 3 and flowing from said leading edge 3A to the trailing edge 3F simultaneously on the upper surface 3E and the lower surface 31.
Par ailleurs, les pales seront de préférence allongées, c'est-à-dire présenteront de préférence une hauteur, mesurée selon l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), plus importante que leurs autres dimensions. Elles seront en outre de préférence sensiblement aplaties pour faciliter l'écoulement du fluide autour d'elles, et pourront présenter à cet effet une largeur, mesurée entre leur bord d'attaque 3A et leur bord de fuite 3B, et plus particulièrement une longueur de corde I_c3, supérieure, voire plusieurs fois supérieure, à leur épaisseur E3 maximale, mesurée latéralement entre leur extrados 3E et leur intrados 31. Furthermore, the blades will preferably be elongated, that is to say preferably have a height, measured along the axis of rotation (Ζ-Ζ '), greater than their other dimensions. They will also preferably be substantially flattened to facilitate the flow of the fluid around them, and may for this purpose have a width, measured between their leading edge 3A and their trailing edge 3B, and more particularly a length of I_c3 rope, greater or more than several times, at their maximum thickness E3, measured laterally between their extrados 3E and their intrados 31.
De préférence, tel que cela est illustré notamment sur les figures 1A à 1 C, les pales 3 pourront avantageusement être reliées au moyeu 10 du rotor 2 au moyen d'un, et de préférence de plusieurs, bras 11 rigides. Preferably, as illustrated in particular in FIGS. 1A to 1C, the blades 3 may advantageously be connected to the hub 10 of the rotor 2 by means of one, and preferably of, several rigid arms 11.
Lesdits bras 11 assureront le maintien rigide et sensiblement invariant, en position fixe, de chaque pale par rapport au moyeu 10 et par rapport aux autres pales. Said arms 11 will maintain the rigid and substantially invariant in a fixed position, each blade relative to the hub 10 and relative to the other blades.
A cet effet, chaque pale sera de préférence pourvue, sur son intrados 3I, par exemple sensiblement au premier tiers et au second tiers de sa hauteur h, de moyens de fixation 12 comprenant par exemple un méplat ou une empreinte 13 dans ou sur lequel le chant radial externe du bras 11 peut être emboîté et fixé, par exemple par vissage, de préférence de manière sensiblement perpendiculaire au plan de corde Pc3 de la pale. For this purpose, each blade will preferably be provided, on its intrados 3I, for example substantially at the first third and second third of its height h, fixing means 12 comprising for example a flat or an impression 13 in or on which the external radial edge of the arm 11 can be fitted and fixed, for example by screwing, preferably substantially perpendicular to the plane of rope Pc3 of the blade.
De façon préférentielle, les bras 1 se présenteront sous la forme de plaques sensiblement rectilignes et normales à Taxe de rotation (Ζ-Ζ'). Preferably, the arms 1 will be in the form of substantially rectilinear plates and normal rotation axis (Ζ-Ζ ').
Bien entendu, les bords d'attaque et de fuite desdits bras pourront être profilés pour améliorer le rendement global du dispositif 1. Of course, the leading and trailing edges of said arms may be profiled to improve the overall efficiency of the device 1.
Selon une caractéristique importante de l'invention, tel que cela est illustré notamment sur les figures 1A, 1 C, 2B et 6, la ou les pales 3 comprennent au moins un premier déflecteur 20 transverse incliné, qui est agencé de telle sorte que la corde C2o dudit premier déflecteur 20, qui relie le bord d'attaque 20A dudit premier déflecteur 20 à son bord de fuite 20B, forme, avec la corde C3 de la pale 3, et en projection dans le plan de corde PC3 de ladite paie 3, un angle d'attaque φ non nul. Ainsi, le déflecteur 20 présente un angle d'attaque, ou « angle d'incidence », ou « angle de tangage » φ non nul. According to an important characteristic of the invention, as illustrated in particular in FIGS. 1A, 1C, 2B and 6, the blade or blades 3 comprise at least a first inclined transverse deflector, which is arranged such that the rope C 2 o of said first deflector 20, which connects the leading edge 20A of said first deflector 20 to its trailing edge 20B, forms, with the rope C 3 of the blade 3, and in projection in the cord plane P C 3 of said pay 3, a non-zero angle of attack φ. Thus, the deflector 20 has an angle of attack, or "angle of incidence", or "pitch angle" φ non-zero.
De préférence, ledit déflecteur est ainsi incliné, dans le sens de circulation du fluide autour de la pale 3, de telle sorte que sa corde C20 et plus globalement son plan de corde PC2o moyen, s'étendent globalement, entre le bord d'attaque 20A dudit déflecteur et son bord de fuite 20F, de façon non normale, c'est-à-dire non perpendiculaire, à l'arête du bord d'attaque 3A de la pale 3, et/ou de façon non normale à l'arête du bord de fuite 3F de ladite pale 3. Preferably, said deflector is thus inclined, in the direction of circulation of the fluid around the blade 3, so that its rope C20 and more generally its mean P C 2o chord plane, extend generally between the edge 20A attack of said deflector and its trailing edge 20F, non-normal way, that is to say non-perpendicular to the edge of the leading edge 3A of the blade 3, and / or non-normal to the edge of the trailing edge 3F of said blade 3.
En particulier, lorsque la section transverse S3 des pales 3, perpendiculaire à leur plan de corde Pc3, et contenant la corde C3 qui joint le bord d'attaque 3A au bord de fuite 3F selon la plus courte distance, est également sensiblement normale à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), c'est-à-dire sensiblement contenue dans un plan horizontal sur les figures 1A, 1 C et 6, ou bien encore, de manière indépendante de la configuration des pales elles-mêmes, cette inclinaison du déflecteur 20 peut avantageusement se traduire par une disposition en biseau saillant du plan de corde Pc2o dudit déflecteur 20 par rapport à un plan de base normal à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), sensiblement au droit de la pale 3 et le long de la corde de celle-ci, et plus particulièrement à l'aplomb de la tangente au chemin de balayage 8. In particular, when the transverse section S3 of the blades 3, perpendicular to their chord plane Pc3, and containing the chord C3 which joins the leading edge 3A to the trailing edge 3F in the shortest distance, is also substantially normal to the axis of rotation (Ζ-Ζ '), that is to say substantially contained in a horizontal plane in FIGS. 1A, 1C and 6, or else, independently of the configuration of the blades themselves, this inclination of the deflector 20 may advantageously result in a protruding bevel arrangement of the chord plane Pc2o of said deflector 20 relative to a base plane normal to the axis of rotation (Ζ-Ζ '), substantially to the right of the blade 3 and along the rope thereof, and more particularly at the tangent of the tangent to the scan path 8.
L'invention concerne donc également en tant que tel un dispositif 1 comprenant au moins une pale 3 pourvue d'au moins un premier déflecteur 20 incliné, dont la corde 20, qui joint le bord d'attaque 20A dudit déflecteur 20 à son bord de fuite 20F par le chemin le plus court, et de préférence dont le plan de corde 20 dans son ensemble, présente(nt) globalement, en projection dans le plan de corde Pc3 de la pale 3, et par rapport à un plan de base normal à l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), tel que par exemple le plan normal à l'axe de rotation qui contient le point de jonction entre le bord d'attaque 3A de ladite pale et le déflecteur 20, un angle d'attaque φ non nul. De surcroît, la pale 3 comporte de préférence un second déflecteur 21 transverse incliné, distant du premier déflecteur 20, et orienté de manière convergente avec ce dernier, tel que cela est illustré notamment sur les figures 1A, 1 C, 2A, 2B et 6. The invention thus also relates as such to a device 1 comprising at least one blade 3 provided with at least one inclined first deflector 20, including the rope 20, which joins the leading edge 20A of said deflector 20 to its edge. 20F leakage by the shortest path, and preferably whose chord plane 20 as a whole, present (nt) globally, in projection in the cord plane Pc3 of the blade 3, and with respect to a normal basic plane to the axis of rotation (Ζ-Ζ '), such as for example the plane normal to the axis of rotation which contains the point of junction between the leading edge 3A of said blade and the deflector 20, an angle d φ non-zero attack. In addition, the blade 3 preferably comprises a second inclined transverse deflector 21, remote from the first deflector 20, and oriented in a convergent manner with the latter, as illustrated in particular in FIGS. 1A, 1C, 2A, 2B and 6 .
En d'autres termes, les plans de corde Pc2o, Pc2i respectifs des premier et second déflecteurs 20, 21 ne sont pas parallèles, mais au contraire sécants, de sorte à délimiter entre eux un tronçon de pales formant une sorte de guide ou de conduit convergent, d'ouverture angulaire non nulle. In other words, the respective chord planes Pc2o, Pc 2 i of the first and second deflectors 20, 21 are not parallel, but instead intersecting, so as to delimit between them a section of blades forming a kind of guide or convergent duct, non-zero angular aperture.
Bien entendu, les caractéristiques du second déflecteur pourront se déduire de celles du premier déflecteur mutatis mutandis. De préférence, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 est rabattu de sorte à converger, depuis son bord de fuite 20F qui pointe vers l'extrémité 6 de la pale 3 qui lui est la plus proche, jusqu'à son bord d'attaque 20A qui est quant à lui plus proche de l'extrémité opposée 7 de la même pale 3. En d'autres termes, l'angle d'attaque φ forme de préférence un angle de pénétration positif conférant au déflecteur un caractère « plongeant » dans le sens de déplacement de la pale. Of course, the characteristics of the second deflector can be deduced from those of the first deflector mutatis mutandis. Preferably, the first and / or the second deflector 20, 21 is folded so as to converge, since its trailing edge 20F which points towards the end 6 of the blade 3 which is closest to it, to its edge 20A which is closer to the opposite end 7 of the same blade 3. In other words, the angle of attack φ preferably forms a positive penetration angle conferring the deflector a character " diving "in the direction of movement of the blade.
Plus particulièrement, le premier et le second déflecteur peuvent ainsi converger l'un vers l'autre depuis le bord de fuite 3F en direction du bord d'attaque 3A de la pale 3, c'est-à-dire être agencés l'un en vis-à-vis de l'autre de sorte à former un rétrécissement de la surface porteuse de la pale, le bord d'attaque du tronçon de pale compris entre lesdits déflecteurs 20, 21 étant plus court que le bord de fuite de ce même tronçon de pale 3. More particularly, the first and the second deflectors can thus converge towards one another from the trailing edge 3F towards the leading edge 3A of the blade 3, that is to say be arranged one towards the other so as to form a narrowing of the bearing surface of the blade, the leading edge of the blade section between said baffles 20, 21 being shorter than the trailing edge of this blade. same section of blade 3.
De façon particulièrement avantageuse, l'inclinaison, et plus particulièrement la convergence du premier et du second déflecteur 20, 21 permet d'augmenter la surface projetée de la pale 3 dans un plan sensiblement normal à sa corde C3, c'est-à-dire d'offrir une meilleure prise au vent lorsque le courant de fluide incident atteint ladite pale 3 par son bord de fuite 3F. Particularly advantageously, the inclination, and more particularly the convergence of the first and second deflectors 20, 21 makes it possible to increase the projected surface of the blade 3 in a plane substantially normal to its rope C3, that is to say say to offer a better wind catch when the incident fluid stream reaches said blade 3 by its trailing edge 3F.
En d'autres termes, l'agencement conforme à l'invention permet de réduire significativement la vitesse de courant de fluide nécessaire au démarrage du dispositif 1 , en conférant aux pales 3 une surface de poussée additionnelle au niveau des intrados 20I, 211 des premier et second déflecteurs. In other words, the arrangement according to the invention makes it possible to significantly reduce the speed of fluid current required for starting the device 1, conferring to the blades 3 an additional thrust surface at the intrados 20I, 211 of the first and second deflectors.
Ainsi, au démarrage, lorsque la vitesse de rotation ω du rotor 2 est faible, voire sensiblement nulle, c'est-à-dire que l'effet de portance est faible, le rotor 2 peut avantageusement être propulsé, au moins en partie, par la pression cinétique du courant de fluide sur les surfaces de poussée additionnelles ainsi créées par les déflecteurs. Thus, at startup, when the rotational speed ω of the rotor 2 is small, or even substantially zero, that is to say that the lift effect is small, the rotor 2 can advantageously be propelled, at least in part, by the kinetic pressure of the fluid stream on the additional thrust surfaces thus created by the baffles.
A ce titre, il est remarquable que la surface projetée utile de ces surfaces de poussée additionnelles est sensiblement égale au produit de la surface apparente des intrados 20I, 211 des déflecteurs 20, 21 , multipliée par le sinus de l'angle d'attaque φ. In this respect, it is remarkable that the useful projected area of these additional thrust surfaces is substantially equal to the product of the apparent surface of the intrados 20I, 211 of the deflectors 20, 21, multiplied by the sinus of the angle of attack φ .
Une fois le rotor 2 animé d'une vitesse de rotation suffisante, le phénomène de portance devient prépondérant et lui permet d'accélérer significativement, jusqu'à atteindre des vitesses de l'ordre de 120 tr/min, à 400 tr/min sur le modèle testé qui comprenait trois pales agencées à 120 degrés, pour une envergure (diamètre hors- tout) d'environ 2 m et une hauteur hors-tout H d'environ 1 ,5 m, et qui entraînait une génératrice électrique de 1000 W (puissance nominale). Once the rotor 2 has a sufficient rotational speed, the lift phenomenon becomes preponderant and allows it to accelerate significantly, until reaching speeds of the order of 120 rpm, 400 rpm on the model tested which included three blades arranged at 120 degrees, for a span (overall diameter) of about 2 m and an overall height H of about 1.5 m, which resulted in an electric generator of 1000 W (nominal power).
Le dispositif 1 conforme à l'invention est donc avantageusement capable de démarrer de façon autonome, pour des vitesses de courant de fluide incident relativement faibles, et notamment pour des vitesses de vents de l'ordre de 7 m/s sur le modèle d'éolienne testé, alors qu'un même modèle dépourvu de déflecteurs conformes à l'invention ne démarrait jusqu'à présent que sous un vent de 9 m/s (cf. tableau 1 ci- après). The device 1 according to the invention is therefore advantageously capable of starting autonomously, for relatively low incident fluid current speeds, and in particular for wind speeds of the order of 7 m / s on the model of wind turbine tested, while the same model devoid of deflectors according to the invention so far started only under a wind of 9 m / s (see Table 1 below).
De façon préférentielle, le premier déflecteur 20 est fixé sensiblement à une extrémité 6 de la pale 3, qui correspond à l'extrémité inférieure, la plus proche du référentiel, sur les figures 1 A, 1 C et 6. Preferably, the first deflector 20 is fixed substantially to an end 6 of the blade 3, which corresponds to the lower end, the closest to the reference frame, in FIGS. 1A, 1C and 6.
De même, le second déflecteur 21 peut être fixé sensiblement à l'autre extrémité de la pale 3, ici l'extrémité supérieure 7 opposée. De façon particulièrement avantageuse, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 peuvent ainsi être agencés à la manière d'ailerettes, ou « winglets », situées de part et d'autre de la paie 3, au niveau des chants de cette dernière, de sorte à border et délimiter latéralement l'intrados 3I et l'extrados 3E. De manière surprenante, il a en effet été constaté qu'un tel agencement permet au déflecteur non seulement d'améliorer les performances du dispositif 1 en matière de démarrage, mais en outre d'améliorer le rendement dudit dispositif une fois le rotor 2 entraîné à rotation. Similarly, the second deflector 21 may be fixed substantially to the other end of the blade 3, here the opposite upper end 7. In a particularly advantageous manner, the first and / or the second deflector 20, 21 can thus be arranged in the manner of wings, or "winglets", located on either side of the pay 3, at the level of the songs of this last, so border and laterally delineate the intrados 3I and the extrados 3E. Surprisingly, it has indeed been found that such an arrangement allows the deflector not only to improve the performance of the device 1 in terms of starting, but also to improve the efficiency of said device once the rotor 2 has been driven. rotation.
Ainsi, il semblerait que non seulement la présence de déflecteurs 20, 21 inclinés conformes à l'invention ne génère pas de traînée perturbatrice additionnelle susceptible de dégrader le rendement, par rapport à l'utilisation possible de déflecteurs « à plat », c'est-à-dire horizontaux, mais au contraire contribue à améliorer les performances absolues du dispositif 1 , c'est-à-dire la puissance captée et restituée pour une vitesse de vent incident donné. Ainsi, tel que cela est illustré sur les figures, le ou les déflecteur(s) 20, 21 formeront de préférence des ailerons terminaux venant coiffer de manière sensiblement transverse des chants des pales 3, de préférence de telle sorte que le rotor 2 présente un agencement sensiblement symétrique par rapport à son plan médian, normal à l'axe de rotation (Ζ-Ζ') et coupant les pales 3 à mi-hauteur. De préférence, les déflecteurs 20 sont directement accolés à l'extrémité de la pale 3, et avantageusement portés exclusivement par cette dernière, à distance du moyeu 10 et des bras 11 , ce qui confère notamment légèreté, robustesse et simplicité à la structure du rotor 2. Thus, it would seem that not only the presence of inclined deflectors 20, 21 in accordance with the invention does not generate additional disturbing drag that could degrade the efficiency, compared with the possible use of "flat" deflectors, it is ie horizontal, but on the contrary contributes to improving the absolute performance of the device 1, that is to say the power captured and restored for a given incident wind speed. Thus, as shown in the figures, the deflector (s) 20, 21 will preferably form terminal fins that cap substantially transversely edges of the blades 3, preferably such that the rotor 2 has a arrangement substantially symmetrical with respect to its median plane, normal to the axis of rotation (Ζ-Ζ ') and cutting the blades 3 at mid-height. Preferably, the deflectors 20 are directly contiguous to the end of the blade 3, and advantageously carried exclusively by the latter, at a distance from the hub 10 and the arms 11, which gives such lightweight, robustness and simplicity to the rotor structure 2.
De préférence, i'angle d'attaque φ est sensiblement compris entre 2 degrés et 20 degrés, de préférence entre 5 degrés et 15 degrés, de façon particulièrement préférentielle entre 7 degrés et 12 degrés, voire sensiblement égal à 8 degrés, 9 degrés ou 10 degrés. Bien entendu, cette inclinaison est susceptible d'être optimisée au moyen de campagnes d'essais, en fonction notamment de la nature du courant de fluide et des dimensions du dispositif 1. Preferably, the angle of attack φ is substantially between 2 degrees and 20 degrees, preferably between 5 degrees and 15 degrees, particularly preferably between 7 degrees and 12 degrees, or even substantially equal to 8 degrees, 9 degrees or 10 degrees. Of course, this inclination is likely to be optimized by means of test campaigns, depending in particular on the nature of the fluid stream and the dimensions of the device 1.
A titre d'exemple, les inventeurs ont constaté que la mise en oeuvre d'un angle d'attaque non nul au niveau des déflecteurs permettait également d'améliorer le rendement en puissance du dispositif 1 , et plus particulièrement d'une éolienne de type Darrieus, de l'ordre de 15 % pour un angle d'attaque φ de l'ordre de 10 degrés. By way of example, the inventors have found that the use of a non-zero angle of attack at the level of the baffles also makes it possible to improve the power efficiency of the device 1, and more particularly of a wind turbine of the type Darrieus, of the order of 15% for an angle of attack φ of the order of 10 degrees.
De préférence, tel que cela est illustré sur les figures, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 débordent à la fois de l'extrados 3E et de l'intrados 3l de (a pale 3. En d'autres termes, chaque déflecteur 20, 21 fait de préférence saillie dans deux directions opposées, de part et d'autre du plan de corde Pc3 de la pale 3. Preferably, as shown in the figures, the first and / or the second deflector 20, 21 overflow both the upper surface 3E and the lower surface 31 of the blade 3. In other words, each deflector 20, 21 preferably projects in two opposite directions, on either side of the chord plane Pc3 of the blade 3.
De même, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 font de préférence saillie en amont du bord d'attaque 3A de la pale et/ou en aval du bord de fuite 3F de ladite pale 3. De façon préférentielle, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 peuvent déborder à la manière d'un chapeau à larges bords sensiblement dans toutes les directions transverses à la ligne moyenne génératrice de la pale 3, et surplomber les surfaces de ladite pale dans toutes les directions. Similarly, the first and / or the second deflector 20, 21 preferably project upstream of the leading edge 3A of the blade and / or downstream of the trailing edge 3F of said blade 3. Preferably, the first and / or the second deflector 20, 21 may protrude in the manner of a wide-brimmed hat substantially in all directions transverse to the average generative line of the blade 3, and overhang the surfaces of said blade in all directions.
Avantageusement, les déflecteurs 20, 21 peuvent ainsi former une sorte de collerette profilée en bout des pales 3, les bandes latérales et/ou frontales visibles de l'intrados 20I, 211 de chaque déflecteur 20, 21 , qui se trouvent situées de part et d'autre de la pale 3, créant ainsi, tel que cela a été mentionné précédemment, des surfaces de poussée additionnelles facilitant le démarrage automatique du rotor 2. Advantageously, the deflectors 20, 21 may thus form a kind of profiled collar at the end of the blades 3, the lateral and / or frontal strips visible from the intrados 20I, 211 of each deflector 20, 21, which are located on the side and else of the blade 3, thus creating, as previously mentioned, additional thrust surfaces facilitating the automatic start of the rotor 2.
En outre, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 sont de préférence sensiblement centrés sur la corde C3 de la pale 3. In addition, the first and / or the second deflector 20, 21 are preferably substantially centered on the rope C3 of the blade 3.
En d'autres termes, les portions latérales du déflecteur 20 font de préférence saillie sensiblement sur une égale distance par rapport à l'intrados et à l'extrados de la pale respectivement, et/ou les portions frontales ou caudales dudit déflecteur 20 font de préférence saillie sensiblement sur une égale distance par rapport au bord d'attaque 3A et au bord de fuite 3F de ladite pale 3. In other words, the lateral portions of the deflector 20 preferably protrude substantially on an equal distance with respect to the intrados and the extrados of the blade respectively, and / or the frontal or caudal portions of said deflector 20 preferably project substantially at an equal distance from the leading edge 3A and the trailing edge 3F of said blade 3.
Par ailleurs, le premier et/ou le second déflecteur 20, 21 présentent de préférence latéralement, dans leur plan de corde PC20, Pc2i> un profil sensiblement symétrique, tel que cela est illustré sur les figures 3C, 4C, et 5C. Furthermore, the first and / or the second deflector 20, 21 preferably have, laterally, in their chord plane P C2 0, Pc 2 i > a substantially symmetrical profile, as illustrated in FIGS. 3C, 4C, and 5C.
De façon particulièrement préférentielle, le déflecteur 20, 21 pourra présenter une structure sensiblement symétrique, dont le plan sagittal Ps, sensiblement perpendiculaire au plan de corde Pc2o, Pc2i dudit déflecteur, coïncide sensiblement avec le plan de corde PC3 de la pale 3, ledit plan sagittal étant ainsi de préférence sensiblement vertical et tangent au chemin de balayage 8, tel que cela est illustré notamment sur les figures 1 B ou 2A. In a particularly preferred manner, the deflector 20, 21 may have a substantially symmetrical structure, whose sagittal plane P s , substantially perpendicular to the chord plane Pc2o, Pc 2 i of said deflector, substantially coincides with the chord plane P C3 of the blade 3, said sagittal plane thus preferably being substantially vertical and tangential to the scanning path 8, as illustrated in particular in FIGS. 1B or 2A.
Plus globalement, il est remarquable que chaque pale 3 dans son ensemble, y compris les déflecteurs 20, 21 , pourront présenter une symétrie par rapport au plan de corde PC3. More generally, it is remarkable that each blade 3 as a whole, including the deflectors 20, 21, may be symmetrical with respect to the chord plane P C 3.
Par ailleurs, le premier et/ou le second déflecteur présentent de préférence latéralement, dans leur plan de corde Pc20, Pc2i> un profil qui est élargi dans sa portion amont, c'est-à-dire au voisinage du bord d'attaque 20A, 21 A, et qui va en s'amincissant en direction du bord de fuite 20F, 21 F tel que cela est illustré notamment sur les figures 1 A, 1 B, 2B, 3C, 4C ou 5C. Furthermore, the first and / or the second baffle preferably laterally, in their chord plane Pc 20 , Pc 2 i > a profile which is widened in its upstream portion, that is to say in the vicinity of the edge d 20A attack, 21 A, and tapering towards the trailing edge 20F, 21 F as shown in particular in Figures 1A, 1B, 2B, 3C, 4C or 5C.
Les déflecteurs posséderont préférentiellement une longueur de corde LC2o sensiblement supérieure à leur largeur l2o> elle-même sensiblement supérieure, voire plusieurs fois supérieure à leur épaisseur maximale EMAX- The baffles will preferably have a rope length L C 2o substantially greater than their width l 2 >> itself substantially greater, or even several times greater than their maximum thickness E MAX -
De préférence, l'intrados 20I du premier déflecteur 20 et/ou l'intrados 211 du second déflecteur 21 est sensiblement plan. Une telle disposition permet notamment de simplifier la fabrication voire la mise en place des déflecteurs 20, 21 sur les pales 3, leur intrados respectif étant ainsi sensiblement confondu avec leur plans de corde Pc2o et PC21 respectif. Preferably, the lower surface 20I of the first deflector 20 and / or the lower surface 211 of the second deflector 21 is substantially plane. Such an arrangement allows in particular to simplify the manufacture or the introduction of the baffles 20, 21 of the blades 3, their respective intrados thus being substantially coincident with their rope plans Pc2o and P C 21 respective.
Bien entendu, il n'est nullement exclu de conférer au contraire aux intrados desdits déflecteurs, qui se font face de part et d'autre de la pale 3, un profil incurvé et notamment bombé, voire présentant une succession de tronçons concaves puis convexes, un éventuel bombé des intrados 20I, 211 étant toutefois de préférence moins marqué, par rapport à la corde C20, C21, que celui de l'extrados 20E, 21 E. Of course, it is not excluded to confer on the contrary to the intrados of said deflectors, which face each other on either side of the blade 3, a curved profile and in particular curved, or even having a succession of concave sections then convex, a possible bulging of the intrados 20I, 211 is however preferably less marked, with respect to the rope C20, C21, than that of the extrados 20E, 21 E.
Par ailleurs, selon une variante de réalisation illustrée sur la figure 6, il est envisageable que le premier et/ou le second déflecteur 20,21 soit formé par une plaque dont l'intrados 201 et l'extrados 20E sont tous deux sensiblement plans, et de préférence parallèles de telle sorte que ledit déflecteur présente une épaisseur constante. Furthermore, according to an alternative embodiment illustrated in FIG. 6, it is conceivable for the first and / or second deflector 20, 21 to be formed by a plate whose intrados 201 and extrados 20E are both substantially planar, and preferably parallel such that said baffle has a constant thickness.
Bien entendu, une telle variante de réalisation simplifie considérablement la fabrication des déflecteurs et par conséquent réduit sensiblement leur coût de revient. Néanmoins, il a été observé par les inventeurs qu'il est généralement préférable, d'un point de vue aérodynamique, que l'extrados 20E du premier déflecteur 20 et/ou l'extrados 21 E du second déflecteur 21 soit bombé de sorte à présenter un renflement 22 vers son bord d'attaque. Of course, such an alternative embodiment greatly simplifies the manufacture of the baffles and therefore substantially reduces their cost. Nevertheless, it has been observed by the inventors that it is generally preferable, from an aerodynamic point of view, for the extrados 20E of the first deflector 20 and / or the extrados 21 E of the second deflector 21 to be bulged so as to present a bulge 22 towards its leading edge.
Ainsi, en d'autres termes, le déflecteur 20, 21 présente de préférence un bourrelet sensiblement arrondi au niveau de son bord d'attaque, puis va globalement en s'affinant vers son bord de fuite 20F, 21 F, selon un profil de préférence continûment incurvé. Thus, in other words, the deflector 20, 21 preferably has a substantially rounded bead at its leading edge, then generally tapers towards its trailing edge 20F, 21F, according to a profile of preferably continuously curved.
Bien entendu, de nombreux profils d'extrados 20E, 21 E sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention, lesdits profils étant plus ou moins prononcés, et pouvant notamment comprendre une ou plusieurs ondulations convexes, ainsi qu'une ou plusieurs portions concaves, tels que cela est illustré sur les figures 3B, 4B et 5B, Avantageusement, (e ou les extrados 20E, 21 E du ou des déflecteurs 20, 21 pourront présenter globalement une forme d'étrave, arrondie et bombée à la fois longitudinalement, dans le plan sagittal Ps, entre le bord d'attaque 20A, 21 A et le bord de fuite 20F, 2 F, tel que cela est illustré par exemple sur les coupes sagittales des figures 3B, 4B et 5B, et transversalement, depuis le bord radialement interne du déflecteur vers le bord radialement externe de celui-ci, tel que cela est notamment visible sur les figures C, 3A, 4A, 5A, ou bien encore sur la figure 3C qui représente la section coupée du déflecteur 20 dans un plan frontal PF (ou « plan coronai ») qui est en l'espèce porté par une direction radiale vis-à-vis de l'axe de rotation (Ζ-Ζ'), et perpendiculaire au plan de corde dudit déflecteur (et par conséquent penché ici par rapport à la direction verticale de l'axe de rotation d'une valeur égale à celle de l'angle d'attaque). Of course, many extrados profiles 20E, 21E are conceivable without departing from the scope of the invention, said profiles being more or less pronounced, and may include in particular one or more convex corrugations, and one or more concave portions as shown in FIGS. 3B, 4B and 5B, Advantageously, (e) the extrados 20E, 21E of the deflector (s) 20, 21 may have a generally round bow shape, rounded and curved at the same time, in the sagittal plane P s , between the leading edge 20A, 21A and the trailing edge 20F, 2F, as illustrated for example on the sagittal sections of FIGS. 3B, 4B and 5B, and transversely, from the radially inner edge of the deflector towards the radially outer edge thereof , as is particularly visible in Figures C, 3A, 4A, 5A, or again in Figure 3C which shows the cut section of the deflector 20 in a frontal plane P F (or "coronai plane") which is in species carried by a radial direction vis-à-vis the axis of rotation (Ζ-Ζ '), and perpendicular to the chord plane of said deflector (and therefore tilted here relative to the vertical direction of the axis of rotation of a value equal to that of the angle of attack).
Avantageusement, le bombé de l'extrados 20E, 21 E, et plus particulièrement sa double courbure en étrave, confère au déflecteur 20, 21 , du côté ou "penche" ce dernier, de bonnes propriétés aérodynamiques. En effet, une telle forme minimise sa résistance à la pénétration et à l'avancement, du fait qu'elle limite le coefficient de traînée du déflecteur 20, 21 vis-à-vis du vent relatif νω qui circule depuis le bord d'attaque 20A vers le bord de fuite 20B dudit déflecteur lorsque le rotor 2 tourne. Advantageously, the crown of the extrados 20E, 21 E, and more particularly its double curvature bow, gives the deflector 20, 21, side or "leans" the latter, good aerodynamic properties. Indeed, such a shape minimizes its resistance to penetration and advancement, because it limits the coefficient of drag of the deflector 20, 21 vis-à-vis the relative wind ν ω flowing from the edge of 20A attack towards the trailing edge 20B of said deflector when the rotor 2 rotates.
A ce titre, il est remarquable que, plus généralement, le ou les déflecteurs 20, 21 seront de préférence agencés, formés et orientés de telle sorte qu'ils présentent un coefficient de traînée (Cx) « en proue », qui s'applique dans le sens d'écoulement du vent relatif νω (ou du vent incident relatif V|R) lorsque celui-ci rencontre l'extrados 20E et circule du bord d'attaque 20A vers le bord de fuite 20F, qui est inférieur au coefficient de traînée « en poupe », qui s'applique dans le sens d'écoulement du vent incident F lorsque celui-ci rencontre l'intrados 20I et circule dans le sens opposé, du bord de fuite 20F vers le bord d'attaque 20A. In this respect, it is remarkable that, more generally, the deflector (s) 20, 21 will preferably be arranged, shaped and oriented so that they have a drag coefficient (Cx) "in the bow", which applies in the direction of relative wind flow ν ω (or relative incident wind V | R ) when it meets the extrados 20E and flows from the leading edge 20A to the trailing edge 20F, which is less than the coefficient trailing "in stern", which applies in the direction of flow of the incident wind F when it meets the underside 20I and flows in the opposite direction, the trailing edge 20F to the leading edge 20A.
Ainsi, pour les faibles vitesses de rotation, et en particulier lors du démarrage, on favorise le couple moteur associé à l'effet de poussée motrice résultant de la traînée générée par le vent incident F soufflant « en poupe » sur l'intrados, tandis qu'on minimise le couple résistant résultant de la traînée générée par le vent relatif, du reste modéré, qui s'écoule depuis la « proue » vers la « poupe ». Un tel agencement des déflecteurs, qui présentent un faible Cx dans le sens d'avancement et un Cx plus élevé dans le sens opposé, améliore l'efficacité de l'éolienne au démarrage, qui peut se produire par vent incident F particulièrement faible, sans pour autant perturber ou amoindrir significativement le rendement en régime établi, lorsque le vent relatif devient prépondérant. Thus, for low rotational speeds, and in particular during start-up, the engine torque associated with the driving thrust effect resulting from the drag generated by the incident wind F blowing "on the stern" on the lower surface, is favored. that the resisting torque resulting from the drag generated by the relative wind, of the moderate rest, which flows from the "bow" towards the "stern" is minimized. Such an arrangement of the deflectors, which have a low Cx in the direction of travel and a higher Cx in the opposite direction, improves the efficiency of the wind turbine at startup, which can occur by particularly low wind F, without to disturb or significantly reduce the steady state performance, when the relative wind becomes predominant.
A ce titre, bien que la forme et l'ampleur du bombé de l'extrados 20E, 21 E puissent faire l'objet de variantes, il a été observé qu'il peut être préférable de ne pas accentuer exagérément la hauteur de ce dernier, une éoiienne équipée de déflecteurs présentant un profil très marqué en « aileron de requin », tel que celui représenté sur les figures 4A et 4B, ayant tendance a être, à paramètres constants par ailleurs, moins performante, en régime établi, qu'une éoiienne équipée de profils moins rebondis, tels que ceux représentés sur les figures 3A, 3B ou 5A, 5B. As such, although the shape and extent of the extrados 20E, 21 E crown may be subject to variations, it has been observed that it may be preferable not to exaggerate the height of the latter. , a machine equipped with deflectors having a sharply defined "shark fin" profile, such as that represented in FIGS. 4A and 4B, tending to be, at constant parameters, moreover, less efficient, in steady state, than Eoiienne equipped with less bouncing profiles, such as those shown in Figures 3A, 3B or 5A, 5B.
Selon une variante de réalisation, correspondant notamment aux figures 1A, 1C, 3A et 3C, la section transverse du déflecteur 20, 21 peut présenter un profil qui rappelle une goutte d'eau aplatie, et dont l'épaisseur maximale Emax est telle que, compte-tenu de la valeur de l'angle d'attaque φ, le déflecteur 20, 21 , et plus particulièrement son extrados 20E, 21 E est entièrement contenu à l'intérieur du rotor 2, c'est-à-dire situé du côté de la pale 3 et du rotor 2 par rapport à un plan de base π sensiblement normal à l'axe de rotation (Ζ-Ζ') et tangent au bord de fuite 20F, 21 F dudit déflecteur, tel que cela est illustré sur la figure 1 C. According to an alternative embodiment, corresponding in particular to FIGS. 1A, 1C, 3A and 3C, the transverse section of the deflector 20, 21 may have a profile reminiscent of a flattened drop of water, and whose maximum thickness Emax is such that, given the value of the angle of attack φ, the deflector 20, 21, and more particularly its extrados 20E, 21 E is entirely contained inside the rotor 2, that is to say located in the side of the blade 3 and the rotor 2 relative to a base plane π substantially normal to the axis of rotation (Ζ-Ζ ') and tangent to the trailing edge 20F, 21 F of said deflector, as shown on Figure 1C.
En d'autres termes, le bord d'attaque 20A de chaque déflecteur se déplace sensiblement dans le sillage du déflecteur qui le précède, le d'attaque du déflecteur « suiveur » étant en quelque sorte « à l'abri » du bord de fuite du déflecteur qui le précède, et qui tend ainsi à lui « ouvrir la route ». Avantageusement, un tel agencement est susceptible de conférer aux pales 3 une excellente capacité de pénétration dans le fluide et de limiter leur traînée, notamment lorsque le rotor atteint des vitesses importantes. In other words, the leading edge 20A of each deflector moves substantially in the wake of the deflector in front of it, the attack of the deflector "follower" being somehow "safe" from the trailing edge the deflector which precedes it, and thus tends to "open the road". Advantageously, such an arrangement is capable of conferring on the blades 3 an excellent ability to penetrate into the fluid and to limit their drag, especially when the rotor reaches high speeds.
Par ailleurs, l'angle de roulis Θ du premier déflecteur 20 et/ou du second déflecteur, considéré autour de la corde C20, C21 dudit déflecteur 20, 21 qui est située dans le plan de corde Pc3 de la pale 3, est sensiblement compris entre - 5 degrés et + 5 degrés et est de préférence sensiblement nul. Furthermore, the roll angle Θ of the first deflector 20 and / or the second deflector, considered around the rope C20, C21 of said deflector 20, 21 which is located in the Pc3 chord plane of the blade 3, is substantially between -5 degrees and +5 degrees and is preferably substantially zero.
En d'autres termes, si les déflecteurs 20, 21 présentent une assiette dont l'angle d'attaque φ (c'est-à-dire de tangage) est non nul, ils sont en revanche agencés de préférence de sorte à ne pas être basculés en dévers selon une direction centrifuge vers l'extérieur du rotor ou au contraire inclinés selon une direction centripète vers l'axe et le centre du rotor à partir de la pale 3. In other words, if the deflectors 20, 21 have a plate whose angle of attack φ (that is to say, pitching) is not zero, they are instead arranged preferably so as not to they are tilted in a centrifugal direction towards the outside of the rotor or on the contrary inclined in a centripetal direction towards the axis and the center of the rotor from the blade 3.
A ce titre, au sein d'une éolienne de type Darrieus en H telle que celle représentée sur les figures 1A, 1C ou 6, les plans de corde des déflecteurs se trouvent de préférence générés d'une part par une corde C20, C21 de déflecteur qui est non seulement située dans le plan de corde PC3 de la pale 3 mais également inclinée (ici par rapport à l'horizontale) d'un angle d'attaque φ, et d'autre part par une droite sensiblement normale à l'axe de rotation, c'est-à-dire sensiblement radiale et en l'occurrence parallèle au plan horizontal. Ainsi, chaque déflecteur s'étend de préférence en majorité voire en totalité en dehors du volume contenant le rotor et délimité par les deux plan normaux à Taxe de rotation et passant chacun par une extrémité 6, 7 de la pale, au niveau de la jonction du bord d'attaque 3A de ladite pale 3 avec ledit déflecteur. As such, within a H-type Darrieus wind turbine such as that shown in FIGS. 1A, 1C or 6, the chord planes of the deflectors are preferably generated on the one hand by a C20, C21 chord deflector which is not only located in the plane of rope P C 3 of the blade 3 but also inclined (here relative to the horizontal) an angle of attack φ, and secondly by a line substantially normal to the axis of rotation, that is to say substantially radial and in this case parallel to the horizontal plane. Thus, each deflector preferably extends in majority or even entirely outside the volume containing the rotor and delimited by the two normal planes to rotation axis and each passing through an end 6, 7 of the blade, at the junction the leading edge 3A of said blade 3 with said deflector.
A titre indicatif, des essais ont été réalisés sur une éolienne à trois pales du type représenté sur la figure 1 A et qui présentait les caractéristiques suivantes : As an indication, tests were carried out on a three-bladed wind turbine of the type represented in FIG. 1 A and which had the following characteristics:
- Hauteur moyenne de pale h = 1 ,37 m  - Average height of blade h = 1, 37 m
- Hauteur hors-tout : H = 1 ,483 m  - Overall height: H = 1,483 m
- Diamètre balayé par le plan de corde des pales (diamètre du chemin de balayage 8) : D = 2,030 m  - Diameter swept by the chord plane of the blades (scanning path diameter 8): D = 2,030 m
- Longueur de corde de pale : LC3 = 0,35 m - Length of blade rope: L C 3 = 0.35 m
- Epaisseur de pale : E3 = 47 mm - Thickness of blade: E 3 = 47 mm
- Largeur de déflecteur (du type des figures 3A-3C) : 120 = 222 mm  - Deflector width (of the type of FIGS. 3A-3C): 120 = 222 mm
- Longueur de corde de déflecteur : LC2o = 576 mm - Epaisseur de déflecteur : Emax = 46 mm - Baffle cord length: L C 2o = 576 mm - Thickness of deflector: Emax = 46 mm
- Charge : génératrice de 1000 W (puissance nominale), 800 W maximum, entraînement direct, sans réducteur ni multiplicateur.  - Load: generator of 1000 W (nominal power), 800 W maximum, direct drive, without reducer or multiplier.
Les résultats obtenus au cours des tests ont été consignés dans le Tableau 1 dessous : The results obtained during the tests were recorded in Table 1 below:
Figure imgf000020_0001
Figure imgf000020_0001
Tableau 1 Table 1
Outre l'influence des déflecteurs, et plus particulièrement de leur inclinaison, sur les capacités de démarrage de l'éolienne, il a été constaté que, en régime établi, en l'espèce pour une vitesse de vent incident de 9,3 m/s, l'utilisation de déflecteurs en « goutte d'eau aplatie » selon les figures 3A, 3B, 3C, 3D procurait une amélioration de puissance de l'ordre de 7 % par rapport à l'utilisation de déflecteurs plans (figure 6), alors que, en revanche, l'utilisation de déflecteurs en « aileron de requin » selon les figures 4A, 4B et 4C pouvait occasionner une dégradation de puissance pouvant atteindre 7,4% par rapport à celle atteinte avec lesdits déflecteurs plans. In addition to the influence of the deflectors, and more particularly of their inclination, on the starting capacities of the wind turbine, it has been found that, in steady state, in this case for an incident wind speed of 9.3 m / s, the use of "flat water droplet" deflectors according to FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D provided a power improvement of the order of 7% compared with the use of planar baffles (FIG. 6). whereas, on the other hand, the use of "shark fin" deflectors Figures 4A, 4B and 4C could cause a power degradation of up to 7.4% compared to that achieved with said flat deflectors.
Le fonctionnement d'une variante de réalisation préférentielle de l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 1A, 1 B, 1C, pour une éolienne à axe vertical de type Darrieus. The operation of a preferred embodiment of the invention will now be described with reference to FIGS. 1A, 1 B, 1C, for a vertical axis wind turbine of the Darrieus type.
Initialement, la vitesse du fluide incident est nulle et le rotor 2 est immobile, voire bloqué par un frein quelconque. Initially, the speed of the incident fluid is zero and the rotor 2 is stationary, or even blocked by any brake.
Lorsque le vent se lève, un courant de fluide incident vient percuter le rotor 2 et circuler notamment le long des pales 3. Ce faisant, le fluide incident, qui aborde l'éolienne selon une direction Sud-Nord, s'écoule notamment depuis le bord de fuite 3F vers le bord d'attaque 3A de la pale 3 qui est située dans la partie « ouest » et notamment dans le quadrant « sud-ouest » sur la figure B. When the wind rises, an incident fluid stream impinges on the rotor 2 and circulates particularly along the blades 3. In doing so, the incident fluid, which approaches the wind turbine in a south-north direction, flows in particular from the 3F trailing edge to the leading edge 3A of the blade 3 which is located in the "west" and in particular in the quadrant "southwest" in Figure B.
Simultanément le courant de fluide est capté par les déflecteurs 20, 21 et dévié par ces derniers vers le plan médian du rotor 2. Simultaneously the fluid stream is captured by the deflectors 20, 21 and deflected by them to the median plane of the rotor 2.
Le courant de fluide exerce ainsi sur les parties saillantes des intrados 20I, 211 desdits déflecteurs 20, 21 , sur une surface sensiblement équivalente à leur projection dans un plan d'incidence sensiblement normal à la direction du fluide incident, une composante de poussée sensiblement orthoradiale qui génère un couple contribuant, voire suffisant, au démarrage du rotor. The fluid stream thus exerts on the projecting portions of the intrados 20I, 211 of said deflectors 20, 21, on a surface substantially equivalent to their projection in an incidence plane substantially normal to the direction of the incident fluid, a substantially orthoradial thrust component. which generates a torque contributing, or even sufficient, to the start of the rotor.
Lorsque le rotor 2 entre en mouvement, c'est-à-dire amorce sa rotation ω autour de l'axe (Ζ-Ζ'), les pales fendent l'air de telle sorte qu'un vent relatif Vw, et par conséquent un vent relatif incident V]R, apparaît et croît progressivement. When the rotor 2 comes into motion, i.e. initiates its rotation ω about the axis (Ζ-Ζ '), the blades split the air so that a relative wind V w , and by consequently, an incident relative wind V] R appears and progressively increases.
Ledit vent relatif incident circule depuis le bord d'attaque 3A vers le bord de fuite 3F des pales 3, en s'écoulant simultanément sur l'intrados 31 et l'extrados 3E, et notamment en partie le long des zones bordées pour l'une par l'intrados 31 de la pale et la première portion (radialement interne) de l'intrados 201 du déflecteur 20, et pour l'autre par l'extrados 3E de la pale et la seconde portion (radialement externe) de l'intrados 201 du déflecteur. Ces écoulements créent une force de portance P qui s'exerce notamment sur la pale située au vent, c'est-à-dire au sud sur la figure 1B, ainsi que sur la pale située sous le vent, c'est-à-dire au nord sur la figure 1 B, Ces forces de portance accélèrent progressivement le rotor 2, jusqu'à ce que ce dernier atteigne sa vitesse maximale, compte tenu notamment de la charge. Said incident relative wind flows from the leading edge 3A towards the trailing edge 3F of the blades 3, while flowing simultaneously on the lower surface 31 and the upper surface 3E, and in particular partly along the zones bordered for the one through the lower surface 31 of the blade and the first portion (radially internal) of the lower surface 201 of the deflector 20, and for the other by the upper surface 3E of the blade and the second portion (radially outer) of the lower surface 201 of the deflector. These flows create a lift force P which is exerted especially on the blade located in the wind, that is to say in the south in Figure 1B, and on the blade located downwind, that is to say say north in Figure 1 B, These lift forces gradually accelerate the rotor 2, until the latter reaches its maximum speed, especially given the load.
De façon particulièrement avantageuse, il a été observé que le dispositif conforme à l'invention permet d'obtenir non seulement un démarrage à basse vitesse de vent incident, mais également d'améliorer le rendement en puissance à vitesse de vent constante, et notamment à faible vitesse de vent, en particulier lorsque le rotor est lancé en régime permanent. Particularly advantageously, it has been observed that the device according to the invention makes it possible not only to obtain a low speed start of incident wind, but also to improve the power output at constant wind speed, and particularly to low wind speed, especially when the rotor is launched in steady state.
En outre, le dispositif 1 ainsi obtenu présente une bonne densité de puissance, dans la mesure où il possède une structure relativement légère, discrète et compacte. A ce titre, il est remarquable que les pales 3, les bras 11 et les déflecteurs, notamment, peuvent être réalisés en matériau composite. In addition, the device 1 thus obtained has a good power density, insofar as it has a relatively light structure, discrete and compact. As such, it is remarkable that the blades 3, the arms 11 and the deflectors, in particular, can be made of composite material.
De surcroît, le dispositif 1 ne génère quasiment aucune nuisance sonore, son fonctionnement étant particulièrement silencieux. In addition, the device 1 generates almost no noise, its operation is particularly quiet.
Par conséquent, ledit dispositif est particulièrement bien adapté à une utilisation en « petit éoiien » au voisinage de locaux commerciaux ou d'habitation. Bien entendu, la mise en œuvre de l'invention n'est toutefois nullement limitée à une telle échelle de réalisation et pourrait parfaitement être envisagée pour des dispositifs de grande taille destinés à une production véritablement industrielle d'énergie, et notamment d'énergie électrique, par exemple au sein de champs d'éoliennes. Therefore, said device is particularly well suited for use in "small éoiien" in the vicinity of commercial or residential premises. Of course, the implementation of the invention is however not limited to such a scale of realization and could perfectly be envisaged for large devices intended for a truly industrial production of energy, including electrical energy , for example within wind farms.
POSSIBILITÉ D'APPLICATION INDUSTRIELLE La présente invention trouve notamment son application dans la conception d'éoliennes et l'exploitation de l'énergie éolienne. POSSIBILITY OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention finds particular application in the design of wind turbines and the exploitation of wind energy.

Claims

REVENDICATIONS
- Dispositif (1) de captage de l'énergie d'un courant de fluide (F) comprenant un rotor (2) dont l'axe de rotation (Ζ-Ζ') est destiné à être disposé sensiblement transversalement par rapport à la direction dudit courant de fluide, ledit rotor (2) étant pourvu d'au moins une paie (3) permettant au courant de fluide (F) de l'entraîner à rotation, le dispositif étant caractérisé en ce que ladite pale (3) comprend au moins un premier déflecteur (20) transverse incliné, qui est agencé de telle sorte que la corde (C20) dudit premier déflecteur (20), qui relie le bord d'attaque (20A) dudit déflecteur (20) à son bord de fuite (20F), forme, avec la corde (C3) de la pale (3) et en projection dans le plan de corde (PC3) de ladite pale (3), un angle d'attaque (φ) non nul. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pale (3) comporte un second déflecteur (21 ) transverse incliné, distant du premier déflecteur (20) et orienté de manière convergente avec ce dernier. - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier et le second déflecteur (20, 21) convergent depuis le bord de fuite (3F) en direction du bord d'attaque (3A) de la pale (3). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier et/ou le second déflecteur (20, 21 ) sont fixés chacun sensiblement à une extrémité (6, 7) de la pale (3). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'angle d'attaque (<p) est sensiblement compris entre 2 degrés et 20 degrés, de préférence entre 5 degrés et 5 degrés, et de façon particulièrement préférentielle entre 7 degrés et 12 degrés, voire sensiblement égal à 8 degrés, 9 degrés ou 10 degrés. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que ie premier et/ou le second déflecteur (20, 21) déborde à la fois de l'extrados (3E) et de l'intrados (31) de la pale (3). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier et/ou le second déflecteur (20, 21 ) fait saillie en amont du bord d'attaque (3A) de la pale et/ou en aval du bord de fuite (3F) de ladite pale (3). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier et/ou le second déflecteur (20, 21 ) est sensiblement centré sur la corde (C3) de la pale (3). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier et/ou le second déflecteur (20, 21) présente latéralement, dans son plan de corde (Pc20, Pc2i), un profil sensiblement symétrique. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier et/ou le second déflecteur (20, 21 ) présente latéralement, dans son plan de corde (Pc2o, Pc2i), un profil qui est élargi dans sa portion amont et va en s'amincissant en direction du bord de fuite (20F, 21 F). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'intrados (20I) du premier déflecteur et/ou celui (211) du second déflecteur est sensiblement plan. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'extrados (20E) du premier déflecteur et/ou celui (21 E) du second déflecteur est bombé de sorte à présenter un renflement vers son bord d'attaque (20A, 21 A). - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'angle de roulis (Θ) du premier et/ou du second déflecteur (20, 21 ) autour de sa corde (C20, C21 ) située dans le plan de corde (PC3) de la pale est sensiblement compris entre -5 degrés et +5 degrés, et de préférence sensiblement nul. - Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il constitue une éolienne à axe vertical de type Darrieus. - Device (1) for collecting the energy of a fluid stream (F) comprising a rotor (2) whose axis of rotation (Ζ-Ζ ') is intended to be disposed substantially transversely to the direction said fluid stream, said rotor (2) being provided with at least one payload (3) enabling the fluid stream (F) to drive it to rotate, the device being characterized in that said blade (3) comprises at least one minus a first inclined transverse deflector (20), which is arranged such that the rope (C20) of said first deflector (20), which connects the leading edge (20A) of said deflector (20) to its trailing edge ( 20F) forms with the rope (C 3 ) of the blade (3) and in projection in the chord plane (P C 3) of said blade (3), a non-zero angle of attack (φ). - Device according to claim 1 characterized in that the blade (3) comprises a second deflector (21) transverse inclined, remote from the first deflector (20) and oriented convergently with the latter. - Device according to claim 2 characterized in that the first and the second deflector (20, 21) converge from the trailing edge (3F) towards the leading edge (3A) of the blade (3). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second baffle (20, 21) are each fixed substantially at one end (6, 7) of the blade (3). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the angle of attack (<p) is substantially between 2 degrees and 20 degrees, preferably between 5 degrees and 5 degrees, and particularly preferably between 7 degrees and 12 degrees, even substantially equal to 8 degrees, 9 degrees or 10 degrees. - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second deflector (20, 21) overflows both the extrados (3E) and the intrados (31) of the blade (3 ). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second deflector (20, 21) protrudes upstream of the leading edge (3A) of the blade and / or downstream of the trailing edge (3F) of said blade (3). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second deflector (20, 21) is substantially centered on the rope (C 3 ) of the blade (3). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second baffle (20, 21) has laterally, in its chord plane (Pc2 0 , Pc2i), a substantially symmetrical profile. - Device according to one of the preceding claims characterized in that the first and / or the second deflector (20, 21) has laterally, in its chord plane (Pc 2 o, Pc 2 i), a profile which is expanded in its upstream portion and tapers towards the trailing edge (20F, 21F). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the intrados (20I) of the first deflector and / or (211) of the second deflector is substantially planar. - Device according to one of the preceding claims characterized in that the extrados (20E) of the first deflector and / or that (21 E) of the second deflector is curved so as to have a bulge towards its leading edge (20A, 21 A). - Device according to one of the preceding claims characterized in that the roll angle (Θ) of the first and / or the second deflector (20, 21) around its rope (C20, C21) located in the chord plane ( P C 3) of the blade is substantially between -5 degrees and +5 degrees, and preferably substantially zero. - Device according to one of the preceding claims characterized in that it constitutes a wind turbine vertical axis Darrieus type.
PCT/FR2011/051538 2010-06-30 2011-06-30 Vertical wind generator having winglets WO2012001320A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1055265A FR2962172A1 (en) 2010-06-30 2010-06-30 VERTICAL WIND TURBINE
FR1055265 2010-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012001320A1 true WO2012001320A1 (en) 2012-01-05

Family

ID=43517772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2011/051538 WO2012001320A1 (en) 2010-06-30 2011-06-30 Vertical wind generator having winglets

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2962172A1 (en)
WO (1) WO2012001320A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10378510B2 (en) 2014-04-28 2019-08-13 Alexander Margolis Vertical axis wind turbine with self-orientating blades
CN113738596A (en) * 2021-09-03 2021-12-03 天津大学 Floating type spiral vertical axis fan superstructure experimental model

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021790A1 (en) * 1979-06-19 1981-01-07 Frederick Charles Evans Vertical-axis windmills and turbines
US4255085A (en) * 1980-06-02 1981-03-10 Evans Frederick C Flow augmenters for vertical-axis windmills and turbines
JP2003278638A (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Ebara Corp Vertical shaft wind mill
US20060120872A1 (en) * 2003-06-09 2006-06-08 Shinko Electric Co., Ltd Vertical shaft-type wind power generation device and method of producing blade structure and method of installing blade wheel for wind power generation device, and wind power generation plant for wind protection

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0021790A1 (en) * 1979-06-19 1981-01-07 Frederick Charles Evans Vertical-axis windmills and turbines
US4255085A (en) * 1980-06-02 1981-03-10 Evans Frederick C Flow augmenters for vertical-axis windmills and turbines
JP2003278638A (en) * 2002-03-26 2003-10-02 Ebara Corp Vertical shaft wind mill
US20060120872A1 (en) * 2003-06-09 2006-06-08 Shinko Electric Co., Ltd Vertical shaft-type wind power generation device and method of producing blade structure and method of installing blade wheel for wind power generation device, and wind power generation plant for wind protection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10378510B2 (en) 2014-04-28 2019-08-13 Alexander Margolis Vertical axis wind turbine with self-orientating blades
CN113738596A (en) * 2021-09-03 2021-12-03 天津大学 Floating type spiral vertical axis fan superstructure experimental model

Also Published As

Publication number Publication date
FR2962172A1 (en) 2012-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1907696B1 (en) Wind power engine
CA3015708C (en) Floating wind turbine having twin vertical axis turbines with improved efficiency
EP2572100B1 (en) Turbogenerator with rotor having blades adapting to the apparent wind
CA2719144C (en) Blade for a device for generating energy from a fluid flow
FR3019237A1 (en) ROTOR TYPE SAVONIUS
CA2523420A1 (en) Self-adjustable shrouded wind turbine
WO2012001320A1 (en) Vertical wind generator having winglets
FR2902157A1 (en) Vertical axis rotor e.g. savonius rotor, for transforming wind energy into e.g. mechanical energy, has cylindrical sheath coaxial to cylindrical turbine and with vertical opening to permit penetration of wind into sheath to act on vanes
FR2965592A1 (en) Wind turbine i.e. vertical axis wind turbine, for converting wind energy into electrical energy, has incident air closing units formed of closed surfaces orienting incident air stream on units toward unclosed part of rotor
BE1017920A3 (en) Hydroelectric machine e.g. hydraulienne floating hydro-generator, for generating electric power, has rotor provided with horizontal axle that is cooperated with bearings integrated with floating structure to be moored in operation
FR2901580A1 (en) Savonius-type rotor unit for e.g. vertical axis wind turbine, has curved blades including curved profile defined by arc of main circle having specific radius of curvature, and overlapped to create central passage
FR2883047A3 (en) Wind energy conversion device, has blades with principal longitudinal dimension which extends along rotational axle and along length of blade, where blade forms rectangular panel with longitudinal slit for creating air passage
WO2004063565A1 (en) Wind concentrating device for vertical axis wind turbine
FR2950937A1 (en) WIND BURNER WITH INTERNAL DEFLECTOR
EP3052801A1 (en) Rotor for a vertical-axis wind turbine
EP2337951A2 (en) Wind turbine with vertical axis
CH706919B1 (en) Savonius rotor with six blades.
EP3983669A1 (en) Wind turbine and energy conversion facility comprising such a wind turbine
FR2944834A1 (en) Savonius and Darrieus hybrid vertical axis wind turbine for use by e.g. small/average industrial/commercial structure, has baffles symmetrical with respect to each other or slightly asymmetrical to faces of blades
WO2022023190A1 (en) Vertical axis wind turbine with reinforcing frame
FR2997736A1 (en) Vertical axis wind mill e.g. Darrieus wind mill, has blades diametrically opposite relative to rotor axis and connected together by connection unit, where unit is extended, so that pivoting of one of blades causes pivoting of another blade
FR2996265A1 (en) Vertical axis -type wind turbine, has wings comprising two similar half-wings, where each half-wing comprises leading edge that is formed in round shape to support aerodynamics and leading edge angle that lies within specific range
WO2019073175A1 (en) Vertical wind turbine with pivoting blades
FR2955625A1 (en) MULTIPLE VENTURI WIND
FR2857063A1 (en) Wind turbine, has shroud mounted on hub, where turbine is mounted on rotational axis which is located upstream of centre of resulting aerodynamic forces generated on shroud by axial wind, in direction of wind

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11741622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11741622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1