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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510200A1
Family ID 7965432
Probable Assignee Aerowatt
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title APPAREIL DESTINE A ETRE ORIENTE DANS UN COURANT DE FLUIDE,
MUNI D'UN GOUVERNAIL D'ORIENTATION, EN PARTICULIER UN AEROGENERATEUR
EN Title AERO GENERATOR ORIENTATION CONTROL SYSTEM - USES MOVING VANE
MOUNTED ON DIRECTIONAL VANE AND COUPLED TO POTENTIOMETER TO MEASURE
WIND SPEED AND INITIATE AUTOMATIC BRAKING
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION SE RAPPORTE A UN APPAREIL DESTINE A ETRE ORIENTE DANS UN
COURANT DE FLUIDE, ET PLUS PARTICULIEREMENT UN AEROGENERATEUR, MUNI
D'UN GOUVERNAIL D'ORIENTATION 7 COMPRENANT UN VOLET MOBILE.
CET APPAREIL COMPORTE DES MOYENS POUR DETERMINER L'ECART ANGULAIRE
ENTRE LE VOLET 9 ET L'AEROGENERATEUR ET DES MOYENS COMMANDES PAR
LESDITS MOYENS DE DETERMINATION DE L'ECART ANGULAIRE POUR ACTIONNER
LEDIT APPAREIL.
The generator is pointed into the wind by a directional vane (7) and
has a speed controller comprising a moving vane (9) which is pivoted
(10) from the end of the directional vane (7). The moving vane is
coupled to a potentiometer (20) to give a measure of the angular
displacement between the moving vane (9) and the generators'
directional vane (7). The potentiometer supplies an electrc sgnal,
whose magntde is dependent on the relative angular dsplacement, to a
controller which brakes the generator. The moving vane (9) is sprng
loaded so that the wind tends to deflect the vane against the sprng
force as the wind velocity rises. This deflection is translated to an
electrical signal which is compared against a preset threshold to
activate electro-magnetic braking when the wind speed is excessive.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un perfectionnement aux appareils
destines a etre orientes dans un courant de fluide, munis dlun
gouvernail d'orientation, en particulier des aerogenerateurs.
On cownaft, notamment, par le brevet francais 76 39 193, un
aerogenerateur pourvu d'un gouvernail com- prenant un profile
solidaire en rotation du support de l'helice de l'aerogenerateur et un
volet articule avec le profile et mobile contre l'action de moyens de
rappel elas tlque et sous l'action de moyens agences pour amortir
lwac- tion des moyens de rappel. Ainsi, et par grand vent, mais sans
turbulence, la vitesse et l'ecart angulaire dorienta- tion d'un tel
aerogenerateur sont reduits, voire nuls, ce qui elimine pratiquement
les contrainte mecaniques qui s'exercent sur l'aerogenerateur,
esntiellement au niveau de ses pales.
Mais comme aux valeurs elevees de la vitesse du vent, et. sans
turbulence, les contraintee qui s'exerceraient sur l'aerogenerateur en
l'absence d'un tel gouvernail d'orienta- tion seraient dgalement
reparties sur toutes les pales, la tenue mecanique de
l'aerogenerateur, sans ce gouvernail, ne ddpendrait que de la limite
elastique de ses materiaux.
En realite, c'est donc moins les contraintes provoquees par les
grandes vitesses de vent que les contraintes alternatives provoquees
par la turbulence des sites tour- billonnaires qui sont nefastes pour
la tenue mecanique des aerogenerateurs.
La presente invention vise donc a eliminer par grands vents les effets
negatifs de la turbulence sur les aerogenerateurs. Elle part de la
constatation du fait que la turbulence se traduit par une acceleration
angulaire des appareils ou de leurs gouvernails dtorientation autour
d'un axe vertical, ou par une vitesse angulaire autour de cet axe, ou
encore par un ecart angulaire de ces appareils par rapport a la
direction du vent ou des gouvernails par rapport aux appareils
associes.
Lorsqu'un aerogenerateur est pourvu d'un gouvernail d'orientation, son
volet se positionne suivant une incidence nulle du courant dans lequel
il est placedautant mieux que la vitesse de ce courant est elevee. En
dau- tres termes, aux basses vitesses,le volet est loin du vent car il
reste lie a l'appareil, alors qu'aux vitesses elevees, il se
positionne dans le vent et devient une veritable girouette. De grands
vents sans turbulence ne sont pas prejudiciables a la tenue mecanique
d'un aerogenerateur. Au contraire, il faut remedier a de grands vents
associes a des phenomenes de turbulence.Comme par grand vent,le volet
du gouvernail se comporte comme une girouette disposee dans le vent,
il peut dans ce cas directement fournir l'ecart angulaire de
l'aerogenerateur par rapport a la direction du vent, et donc une
indication de turbulence.
A cet effet, la presente invention concerne un appareil destine a etre
oriente dans un courant de fluide, et plus particulierement un
aerogenerateur, muni d'un gouvernail d'orientation comprenant un volet
mobile, caracterise par le fait qu'il comporte des moyens pour
determiner l'ecart angulaire entre le volet et l'aerogenerateur et des
moyens commandes par les dits moyens de determination de 1'ecart
angulaire pour actionner ledit aerogenerateur.
Trace a l'invention, le danger des forces dissymetriques engendrees
par une turbulence peut ainsi Autre evite.
On soulignera que par vent faible, il n'existe de toutes facons aucun
danger. I1 en est de meme par vent fort sans turbulence. Ce n'est
qu'en cas de vent fort et de turbulence qutun ecart angulaire apparait
et qu'une action sur l'aerogenerateur est alors necessaire. Cette
action est rendue possible grace au detecteur d'ecart angulaire entre
le volet et ltaerogenerateur Cellewei s'exercera de preference par
freinage.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description suivante
d'une forme de realisation preferee de l'invention, en reference au
dessin annexe, sur lequel t
- La figure 1 represente une vue schematique de l'aerogenerateur de
l'invention.
- La figure 2 represente le circuit electrique du detecteur d'ecart
angulaire de l'aerogenerateur de la figure 1.
La figure 1 represente un aerogenerateur 1 de linven- tion comprenant
un support 12 et une helice 2 munie de pales 3 et 4 et pouvant tourner
autour d'un axe de rotation horizontal 5. L'helice 2 et le support 12
sont montes rotatifs autour dtun axe dssorientation vertical 6 d'un
pivot d'orientation 13, orthogonal a l'axe de rotation 5.
L'aerogenerateur est equipe dtun gouvernail 7 destine a l'orienter,
autour de l'axe 6, en fonction de la vitesse du courant dans lequel
laerogdnerateur est destine a etre place. Le gouvernail 7 comporte un
profile 8 solidaire en rotation, autour de l'axe 6, de l'helice 2, par
ltinterme- diaire du support 12, le profile 8 supportant un volet 9
monte articule de facon connue au profile, autour de l'axe 10
parallele a l'axe 6 dorientation.
Le volet 9 est monte pivotant autour de l'axe 10 contre l'action de
moyens elastiques de rappel, qui peuvent comprendre, par exemple, les
articulations proprement dites du volet ou un ressort de rappel, non
represente, et tendant a rappeler le volet 9 vers l1axe de l'helice.
Le volet 9 est egalement monte mobile sous l'action de moyens dta-
mortissement qui peuvent comprendre le volet lui-meme, quand son poids
et donc son inertie sont particulierement faibles, et par exemple un
amortisseur rotatif, non reprb- sente, connu par ailleurs.
La forme de realisation de l'appareil de l'invention represente sur le
dessin est un aerogenerateur, mais il est clair que l'invention
s'applique aussi bien a un anemo metre, a un courantometre, ou tout
autre appareil devant etre oriente dans un courant de fluide.
L'aerogenerateur 1 comporte des moyens pour determiner l'ecart
angulaire entre le volet 9 et le profile 8 du gouvernail 7 de
l'aerogenerateur. Bien que ceux-ci pourraient etre constitues par un
simple detecteur mecanique d'ecart angulaire a butee, ils comprennent,
dans cette forme de realisation preferee, les elements suivants: un
potentiometre rotatif 20, monte sur une potence 21 fixee sur le
profile 7 et une manivelle 22, montee, a l'une de se extremites,
solidaire en rotation de l'axe 23 du potentiometre 20 et portant, a
son autre extremite, une fourchette 24, dont les deux branches 25, par
exemple formees par un element de tole rabattu, s'etendent de part et
d'autre du volet 9 pour cooperer avec lui.Ainsi, la manivelle 22 reste
solidaire en deplacement du volet 9, avec un tres faible jeu ou non,
pour commander la rotation de l'axe 23 du potentiometre et donc
entrainer son curseur en deplacement circulaire.
Le potentiometre 20 (figure 2) comporte une resistance 29 bobinee sur
360, entre les extremites de laquelle est appliquee une tension
d'entree continue stabilisee Vi fournie par une source classique.
L'Orientation de l'aero- generateur, materialisee par le plan des axes
6 et 10, est illustree par la trace 30 sur la figure 2. L'orientation
du volet 9, materialisee par son plan, est illustree par la trace 31
sur la figure 2, le long de laquelle s'etend la manivelle 22.
La manivelle 22 etant solidaire en rotation de l'axe 23 du
potentiometre 20, illustre en 32 sur la figure 2, le curseur 33 du
potentiometre se trouve a l'intersection de la resistance 29 et de la
trace ou axe 31. La tension de sortie du potentiometre 20, au niveau
de son curseur 33, est Vo. Si ## est l'ecart angulaire entre les axes
30 et 31, c'est-a-dire la desorientation de l'aerogenerateur 1 par
rapport a son volet mobile 9, V est fonction de o cet ecart angulaire
selon l'equation:
Vi ##
Vo = (1 +).
2 #
Un deuxieme potentiometre 34, lineaire,de preference branche aux
bornes de la mSme source de tension Vi, fournit une tension de
reference Vr que l'on peut donc fixer entre 0 et
Vi. Cette tension Vr correspond a un seuil d'ecart angulaire du volet
9, c'est-a-dire de l'axe 31, par rapport a l'axe 30, que l'on ne veut
pas depasser et au-dela duquel les contrain- tes alternatives seraient
trop grandes. les tensions Vo et Vr sont comparees dans un compara-
teur 35. Si Vo est superieure a Vr, un dispositif connu de freinage
37, par exemple mecanique, electromagnetique ou adrodynamique, est
actionne, par l'intermediaire d'un amplificateur 36, par le
comparateur 35 pour arreter l'aerogene- rateur. La tension de seuil Vr
peut avantageusement etre determinee en fonction de Vi, selon la
relation
- Vj r
Les dquipements 35, 36 et la source de tension sont de preference
disposes au sol. On pourrait toutefois les monter sur l'aerogenerateur
lui-meme, moyennant toutefois des dif- ficultes et un cout
supplementaires.
Ainsi, le potentiombtre 20 et la manivelle 22 forment, par vent fort,
un detecteur de turbulence qui agit en fonc- tion d'une tension de
sortie Vo, elle-meme fonction de la desorientation ## de l'appareil
par rapport a son volet mobile, pour freiner et arrGter l'appareil
quand Vo depasse la tension de seuil V,.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 - Appareil destine a etre oriente dans un courant de fluide, et plus
particulierement un aerogenerateur, muni d'un gouvernail d'orientation
comprenant un volet mobile, caracterise par le fait qutil comporte des
moyens pour determiner 1'ecart angulaire entre le volet et l'aerogene
rateur et des moyens commandes par les dits moyens de determination de
l'ecart angulaire pour actionner ledit appareil.
2 - Appareil selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de
determination de l'ecart angulaire comprennent des moyens solidaires
en deplacement du volet du gouvernail et agences pour commander des
moyens solidaires de l'appareil et fournissant une tension fonction de
cet ecart angulaire.
3 - Appareil selon la revendication 2, dans lequel les dits moyens de
determination de 16cart angulaire comprennent un potentiometre rotatif
fixe a l'appareil et une manivelle montee, a l'une de ses extremites,
solidaire en rotation de l'axe du potentiometre et portant, a son
autre extremite, une fourchette agencee pour cooperer avec le volet.
4 - Appareil selon l'une des revendications 2 et 3, dans lequel est
prevu un comparateur agence pour comparer ladite tension fon 6 on
des'ecart angulaire a au moins une tension de seuil et actionner
l'appareil lorsque la premiere depasse la seconde.
5 - Appareil selon l'une des revendications 1 a 4, dans lequel sont
prevus des moyens de rappel et d'amortis- sement du volet du
gouvernail.
6 - Appareil selon l'une des revendications 1 a 5, dans lequel lesdits
moyens d'actionnement de ltappareil sont des moyens de freinage.
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