La pale qui remonte au vent à bien une résultante négative sur l'axe de l'éolienne. Cependant, l'angle sur lequel cette pale n'est plus moteur représente environ 60°. (je viens de corriger cette erreur d'écriture sur notre wiki)
Sur le reste de la rotation, nous avons déterminé une cinématique de pale pour que celle-ci soit moteur ou neutre.
En effet, nous avons une zone, lorsque la pale est vent arrière (pour utiliser le vocabulaire de voile), ou la résultante du vent sur la pale est nul.
Nous avons en revanche optimisé les angles (de "Près" à "Grand large") pour obtenir une vitesse de rotation dont la vitesse linéaire au niveau de la pale est égale à la vitesse du vent.
Ainsi nous avons pu augmenter la vitesse de rotation de l'éolienne (par rapport aux éolienne à voilure tournante) tout en conservant un couple important.
Comme la Puissance est égal au couple multiplié par la vitesse de rotation, cette innovation nous a permis de doubler le rendement, estimé par calcul à 40%, de ce type d'éolienne dont le rendement est de l'ordre de 20%.
Ceci la rend pratiquement aussi performante que les éoliennes à axe horizontales, dont le rendement est légèrement supérieur à 40%, mais pour un fonctionnement venté en régime moyennement turbulent. Emplacement ou aucune éolienne à axe horizontale ne peut produire (pour des raisons physiques que je peux développer si vous le souhaitez).
Nous avons réalisé les simulations numériques fluide sur Fluent. La conception à été réalisée sur Solidworks.
En ce qui le système mécanique, il sera à terme cartérisé dans un plateau circulaire. La résultante du couple, de se carter circulaire sur l'axe de rotation sera nul modulo les effet de trainée de frottement.
Il est sur qu'en l'état nous aurons une dégradation du rendement aérodynamique de l'éolienne.
Nos moyens sont limités, et beaucoup de choix sont le fruit d'un compromis entre cout et performance.
Nous espérons cependant que grâce à l'appel à don que nous avons publier sur ulule, nous pourrons avancer plus rapidement sur ce projet et pouvoir procéder à l'optimisation "physique", si nous atteignons le deuxième palier à 20 000€.
J'espère avoir pu répondre clairement à vos question.
Au niveau mécanique et résistance des matériaux :
L'ensemble des pivots sont réalisées par des roulements ou des paliers bronzes.
Il existe deux chaines cinématique distinctes :
1) La cinématique de transmission de la puissance du vent ; L'effort exercé par le vent sur les pales est transmis aux deux bras de maintient de la pale via 2 paliers applique auto-centreur ainsi qu'un palier bronze auto-centreur. Ces bras sont fixés (lien rigide) sur les platines supérieur et inférieur qui sont elles mêmes vissées sur l'axe rotor. Cette ensemble est guidé en rotation par deux roulement à billes (dont le dimensionnement à été calculé selon la méthode du "Mémotech -Conception et Dessin - P280 à 288" pour assurer sa durée de vie) autour de l'axe fixe. Ce même axe est vissé au mat. (l'étude de l'ajout de silentblocs sera réalisée par la suite pour réduire l'acoustique et les vibrations)
2) La cinématique d'orientation des pales ; L'effort exercé par le vent sur la girouette est transmis aux pales par un jeu d'engrenages coniques et elliptique. Le guidage en rotation à été réalisé par des paliers bronzes (entre autre pour des raisons économique, l'avenir nous dira si c'était un choix judicieux…). La vitesse de rotation maximum (limitée par le régulateur de watt) de ces axes est soit de 240tr/min dans la partie centrale, soit de 120tr/min dans la partie externe (après le couple conique de rapport 2). On en déduit donc que les usures seront limités car nous avons une vitesse de rotation limité et un couple transmis également limité (transmis par la girouette aux 3 pales).
Pour résumé nous avons donc une chaine cinématique pour la partie production composé d'une pivot par pale est d'une pivot centrale (donc un rendement élevé), est d'une chaine cinématique de commande dont la complexité est plus importante, mais dont les couples et vitesse de rotation sont faible.
Le rendement mécanique de l'ensemble à été est estimé à 80%.
En ce qui concerne la mise à l'arrêt de l'éolienne, nous avons fait le choix réaliser une limitation de la vitesse de rotation à 240tr/min en s'assurant qu'à cette vitesse l'éolienne résiste bien à la force centrifuge.
Ceci nous permettra donc de pouvoir assurer une production d'énergie même par fort vent plutôt que d'arrêter l'éolienne au moment ou le vent contient le maximum d'énergie !
Cette limitation est réalisée par un système de commande mécanique situé au niveau supérieur de l'éolienne, entre la girouette et le train d'engrenage inférieur.
Ce système est également conçue de manière à rendre l'éolienne inerte si il venait à ne plus fonctionner normalement.
J'espère avoir pu répondre suffisamment clairement à vos questions. Un dessin de coin de table aurait certainement été plus explicite !
[^] # Re: Courbe de puissance et documentation technique
Posté par Théophile . En réponse à la dépêche Appel à dons pour l'éolienne libre d'AeroSeeD. Évalué à 10.
Vous avez tout à fait raison !
La pale qui remonte au vent à bien une résultante négative sur l'axe de l'éolienne. Cependant, l'angle sur lequel cette pale n'est plus moteur représente environ 60°. (je viens de corriger cette erreur d'écriture sur notre wiki)
Sur le reste de la rotation, nous avons déterminé une cinématique de pale pour que celle-ci soit moteur ou neutre.
En effet, nous avons une zone, lorsque la pale est vent arrière (pour utiliser le vocabulaire de voile), ou la résultante du vent sur la pale est nul.
Nous avons en revanche optimisé les angles (de "Près" à "Grand large") pour obtenir une vitesse de rotation dont la vitesse linéaire au niveau de la pale est égale à la vitesse du vent.
Ainsi nous avons pu augmenter la vitesse de rotation de l'éolienne (par rapport aux éolienne à voilure tournante) tout en conservant un couple important.
Comme la Puissance est égal au couple multiplié par la vitesse de rotation, cette innovation nous a permis de doubler le rendement, estimé par calcul à 40%, de ce type d'éolienne dont le rendement est de l'ordre de 20%.
Ceci la rend pratiquement aussi performante que les éoliennes à axe horizontales, dont le rendement est légèrement supérieur à 40%, mais pour un fonctionnement venté en régime moyennement turbulent. Emplacement ou aucune éolienne à axe horizontale ne peut produire (pour des raisons physiques que je peux développer si vous le souhaitez).
[^] # Re: Courbe de puissance et documentation technique
Posté par Théophile . En réponse à la dépêche Appel à dons pour l'éolienne libre d'AeroSeeD. Évalué à 7.
Nous avons réalisé les simulations numériques fluide sur Fluent. La conception à été réalisée sur Solidworks.
En ce qui le système mécanique, il sera à terme cartérisé dans un plateau circulaire. La résultante du couple, de se carter circulaire sur l'axe de rotation sera nul modulo les effet de trainée de frottement.
Il est sur qu'en l'état nous aurons une dégradation du rendement aérodynamique de l'éolienne.
Nos moyens sont limités, et beaucoup de choix sont le fruit d'un compromis entre cout et performance.
Nous espérons cependant que grâce à l'appel à don que nous avons publier sur ulule, nous pourrons avancer plus rapidement sur ce projet et pouvoir procéder à l'optimisation "physique", si nous atteignons le deuxième palier à 20 000€.
J'espère avoir pu répondre clairement à vos question.
Cordialement
[^] # Re: J'ai des doutes...
Posté par Théophile . En réponse à la dépêche Appel à dons pour l'éolienne libre d'AeroSeeD. Évalué à 10.
Au niveau mécanique et résistance des matériaux :
L'ensemble des pivots sont réalisées par des roulements ou des paliers bronzes.
Il existe deux chaines cinématique distinctes :
1) La cinématique de transmission de la puissance du vent ; L'effort exercé par le vent sur les pales est transmis aux deux bras de maintient de la pale via 2 paliers applique auto-centreur ainsi qu'un palier bronze auto-centreur. Ces bras sont fixés (lien rigide) sur les platines supérieur et inférieur qui sont elles mêmes vissées sur l'axe rotor. Cette ensemble est guidé en rotation par deux roulement à billes (dont le dimensionnement à été calculé selon la méthode du "Mémotech -Conception et Dessin - P280 à 288" pour assurer sa durée de vie) autour de l'axe fixe. Ce même axe est vissé au mat. (l'étude de l'ajout de silentblocs sera réalisée par la suite pour réduire l'acoustique et les vibrations)
2) La cinématique d'orientation des pales ; L'effort exercé par le vent sur la girouette est transmis aux pales par un jeu d'engrenages coniques et elliptique. Le guidage en rotation à été réalisé par des paliers bronzes (entre autre pour des raisons économique, l'avenir nous dira si c'était un choix judicieux…). La vitesse de rotation maximum (limitée par le régulateur de watt) de ces axes est soit de 240tr/min dans la partie centrale, soit de 120tr/min dans la partie externe (après le couple conique de rapport 2). On en déduit donc que les usures seront limités car nous avons une vitesse de rotation limité et un couple transmis également limité (transmis par la girouette aux 3 pales).
Pour résumé nous avons donc une chaine cinématique pour la partie production composé d'une pivot par pale est d'une pivot centrale (donc un rendement élevé), est d'une chaine cinématique de commande dont la complexité est plus importante, mais dont les couples et vitesse de rotation sont faible.
Le rendement mécanique de l'ensemble à été est estimé à 80%.
En ce qui concerne la mise à l'arrêt de l'éolienne, nous avons fait le choix réaliser une limitation de la vitesse de rotation à 240tr/min en s'assurant qu'à cette vitesse l'éolienne résiste bien à la force centrifuge.
Ceci nous permettra donc de pouvoir assurer une production d'énergie même par fort vent plutôt que d'arrêter l'éolienne au moment ou le vent contient le maximum d'énergie !
Cette limitation est réalisée par un système de commande mécanique situé au niveau supérieur de l'éolienne, entre la girouette et le train d'engrenage inférieur.
Ce système est également conçue de manière à rendre l'éolienne inerte si il venait à ne plus fonctionner normalement.
J'espère avoir pu répondre suffisamment clairement à vos questions. Un dessin de coin de table aurait certainement été plus explicite !
Bien cordialement
Théophile Bresson