Tour éolienne sur coussin d'air

[Eurole]

Ce nouveau fil de discussion est issu de l’idée d’une tour éolienne dynamique, ouvert à

http://forums.futura-sciences.com/thread69652.html

Pour ceux qui n’ont pas suivi ce fil (et les autres que je remercie) :

Qu’est-ce qu’une tour éolienne ?
Qu’est-ce qu’un coussin d’air ?


*

La notion de tour éolienne a été tirée d’un autre fil de discussion sur les moteurs en couronnes

http://forums.futura-sciences.com/thread86722.html

Trois éléments composent l'ensemble
- une couronne de roulement (rail ...)
- des couronnes éoliennes empilables
- une ou des couronnes utiles (génératrice ... pompe ...)

*

La notion de coussin d’air n’est pas si évidente qu’elle paraît.
Il peut être intéressant de lire ou relire ce que M. Jean BERTIN en disait le 23 janvier 1963.

http://aernav.free.fr/Coussin/M_Coussin.html

J’aurais dû selon la loi générale dire « Tour éolienne sur aéroglisseur » ... Non.
Dans une tour éolienne il s’agit vraiment d’un coussin parce qu’il est circulaire et statique.
Les formes circulaires ont de nombreuses propriétés particulières (sans parler du mystérieux zéro ...).

J’espère que cette tour éolienne bénéficiera de bons vents.

Elle peut aussi naviguer

par tous les vents ...

.
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[Eurole]

Bonjour à Tous.

Une tour éolienne sur coussin d’air est un voilier circulaire.

Voici pour les nouveaux un rappel des principes d’une couronne éolienne, commune à tous les types.

Chaque couronne est
- composée de pales, par exemple de panneaux de contreplaqué marin de 2,50 m sur 1,25 m.
- non limitée en diamètre
- empilable sous forme de tour
- un transformateur de l’énergie vectorielle du vent en un « vortex »
selon les principes courants de la navigation à voile.

Pour illustrer ce principe, une couronne éolienne sera limitée à 4 pales
- une pale nord
- une pale sud
- une pale est
- une pale ouest

Chaque pale est tendue dans une position de principe de 135° par rapport au centre
(par un système de ressorts ou d’aimants ...)

Le vent est censé pour l’explication venir du sud (en fait les sens du vent est sans importance).
La rotation de la tour éolienne est dans le sens horaire.

La position initiale de la tour éolienne sur coussin d’air est la suivante

[Eurole]

Bonsoir

* 1 *

Dans le précédent dessin
– modifié à défaut de commentaires à son sujet –
la tour éolienne sur coussin d’air est représentée au repos, sans vent.




La seul force agissante est celle des ressorts (ou aimants ...)
qui maintiennent les pales dans un angle donné par rapport au centre
(135° dans l’exemple choisi).

* 2 *

Une deuxième force entre en jeu : le vent se lève du sud.

Que se passe-t-il ?

Sans la force des ressorts ou aimants, les quatre pales prendraient une orientation nord.

A défaut de résistance des pales, aucune rotation de la tour éolienne n’en résulterait.




* 3 *

En réalité cette force du vent doit composer
avec la force de tension des ressorts ou aimants





* 4 *

Le point d’équilibre est différent pour chacune des quatre pales.
Il peut être schématisé ainsi
– schématisé seulement car il engendre des forces nouvelles qui se conjuguent aux précédentes -




* 5 *

Les quatre résultats sont des forces qui s’opposent aux forces du vent et mettent en rotation la tour éolienne (quel que soit son type – sur coussin d’air ou sur rail)

L’importance de ces forces peut êtres symbolisée par des parallèlogrammes




Il est clair que les parallèlogrammes ouest et nord sont les plus efficaces.


* 6 *

L’ensemble des parallélogrammes représente ce qu’on peut appeler
un vortex
un volume au vent

[invitef87b7d1f]

Salut, Eurole,
Dans ton dernier shémat, l'éolienne se met en rotation dextrogyre, il semble interessant de voir comment se développent les forces du vent sur la pale au sud, dés le moment ou elle quite sa position de plein sud pour se déplacer vers l'ouest
Car cette position me semble assez comparable durant un moment à ce qu'on appelle le "plus près" en navigation à voile.
Je n'ai pas fait de calculs, mais il est bien possible que ça apporte plus d'énergie qu'une éolienne classique ..
@+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Eurole]

Salut, Eurole,
Dans ton dernier shémat, l'éolienne se met en rotation dextrogyre, il semble interessant de voir comment se développent les forces du vent sur la pale au sud, dés le moment ou elle quite sa position de plein sud pour se déplacer vers l'ouest
Car cette position me semble assez comparable durant un moment à ce qu'on appelle le "plus près" en navigation à voile.
Je n'ai pas fait de calculs, mais il est bien possible que ça apporte plus d'énergie qu'une éolienne classique ..
@+

Bonjour Démostène,
Bonne nouvelle année à Toi et les Tiens.

Le sens de rotation de la tour éolienne dépend de l’angle initial des pales.

Dans les derniers schémas, elle est dextrogyre (sens horaire).
Il suffirait de décaler l’angle de 90° à droite pour qu’elle devienne sinistrogyre (antihoraire).
Pas trop de latin ici, on n’aime pas.

Effectivement il est intéressant d’observer de plus près ce qui se passe
entre SUD et OUEST.
Il y a changement de cycle en cet endroit.

Deux hypothèses, selon
la force du vent,
la tension des pales,
la masse des pales,
et la vitesse de rotation de l’éolienne (générant une force centrifuge)


* 1 *

Lorsque la vitesse de rotation est lente,
l’équilibre de la pale sud se trouve à l’intérieur de la couronne éolienne.
En allant vers l’ouest elle se « dévente » et passe à l’extérieur de la couronne
(comme la bôme d’une grand’voile en vent arrière passe de babord à tribord ou inversement)

Il en résulte un choc plus ou moins brutal selon le contexte, mais générateur d’une forte poussée utile.


* 2 *

Lorsque la vitesse de rotation est rapide,
la force centrifuge des pales (proportionnelle au carré de la vitesse)
les maintient en permanence à l’extérieur de la couronne.

Elles ondulent en périphérie de la couronne.

C’est un moment magique.

[Eurole]

......l'éolienne se met en rotation dextrogyre, il semble interessant de voir comment se développent les forces du vent ........
@+

Chacune des pales a sa propre histoire constituée de cycles successifs.
Il peut être intéressant d’étudier un cycle complet.
Chaque cycle est double.

Considérons un ensemble de huit pales au lieu de quatre, en position initiale.





Le point ZERO du cycle est au nord-est.
Pourquoi ?

Lorsque cette pale était dans la zone verte (au nord),
elle recevait sur sa face INTERNE le vent
qui l’OUVRAIT SUR LA PÉRIPHÉRIE.

Passant dans la zone bleue (est)
elle va recevoir sur sa face EXTERNE le vent
qui va la FERMER VERS LE CENTRE.

Ceci jusqu’au sud-ouest, ou le contraire va se produire.
Mais alors que le passage du vent d’une face à l’autre s’est fait en douceur au nord-est,
ce passage va être violent au sud-ouest
(les apprentis marins qui ont reçu la bôme de grand’voile sur la tête le comprennent).

Si le nord-est est le point ZERO, le sud-ouest est le point INFINI.
La zone bleue est active négativement.
La zone verte est active positivement.

Je laisse aux mathématiciens de traduire ces formules intuïtives.


.

[Eurole]

La coupe de la tour éolienne sur coussin d’air,
objet des précédents commentaires,
peut être représentée de la façon suivante.



Le vent vient de sud (de l’observateur)
La tour éolienne tourne dans le sens horaire
(les pales est sont fermées au plus près du vent, se rapprochent de l’observateur,
les pales ouest sont ouvertes dans le vent, s’éloignent de l’observateur)

Le diamètre de la tour est de 30 mètres,
sa hauteur de 12 mètres


Si on utilise la formule classique de calcul de puissance
avec une surface au vent de 360 mètres carrés
une vitesse de vent de 20 mètres/seconde (72 km/h)
et un coefficient de 0,50

La puissance est de 1 440 000 watts
(probablement plus)

Une partie de cette puissance est stockée sous forme d’énergie cinétique.
Quelle est-elle, compte tenu de la masse de la tour et d’une vitesse de rotation de la tour supposée de 10 mètres/seconde ?
Le volume d’eau déplacé par le poids le la tour éolienne est un cylindre évidé
diamètre extérieur 30 mètres
diamètre intérieur 28 mètres
hauteur 0,50 mètre

Cette question déjà posée est restée sans réponse.

[Eurole]

Cette question déjà posée est restée sans réponse.

La masse du volume d'eau déplacé est d'environ 46 tonnes,

soit à 10 m/s un volant d'inertie de 4600 tonnes

.

[Eurole]

Doryphore a évoqué ici la notion parente
d'hydrolienne

http://forums.futura-sciences.com/thread123089.html

[Eurole]

Doryphore a évoqué ici la notion parente
d'hydrolienne

http://forums.futura-sciences.com/thread123089.html

Voici le schéma d’une
tour éolienne-hydrolienne sur coussin d’air