Profil de pales d'éolienne et conception de moule associée

[cardan]

Bonjour,

L'idée de se servir du modèle en ABS comme master pour le moule est une bonne idée je trouve... Il faudra justement ( à l'inverse de ce qui se dit précédemment) être vigilant sur la tenue du pied de pale qui est fortement sollicité à mon sens en effet sur des éoliennes de petit diamétre, de type "portance : darieus ou à axe horizontal on peut avoir en bout de pale des valeurs égales à 4 ou 5 fois la vitesse du vent ...ce n'est pas le cas des éoliennes Savinnos qui ne dépassent pas au niveau des godets la vitesse du vent car elles fonctionnent suivant un mode "traînée" et pas portance... Si la pâle est moulée il faudra prévoir des renforts en pied de pale pour bien la fixer. A bientôt 😊
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[cardan]

Re,

Savionus et pas savinnos... dans le mess précédent 😊

[harmoniciste]

Il serait quand même temps de quantifier un peu.
Pour 55 km/h, 3 fois la vitesse du vent en bout de 0,25 m de rayon cela donne 183 rd/s (1750 t/mn) . En supposant une puissance de 125 Watts, c'est un couple de 0,7 mN réparti sur le nombre de pales, soit 0,23 mN par pale s'il s'agit d'une tripale.
C'est l'équivalent de 1 Newton appliqué tangentiellement en bout. Cela n'exige certainement pas des pieds de pales ultra-résistants.
Côté forces centrifuges, on peut calculer grossièrement que chaque pale de corde 35 mm et 3 mm d'épaisseur pèse environ 120 grammes
A 1750 t/mn, la force centrifuge s'exerçant au pied de pale n'excède donc pas 500 N.
Si les pieds de pale ont un diamètre de 10 mm, alors la contrainte centrifuge n'excèdera pas 6N/mm2

Où est donc la nécessité de pieds de pales renforcés?

[harmoniciste]

Correction :
C'est plutôt 45 mm * 5mm * 250 mm * 2/3 = 37.000 mm3 ou 40 g de plastique par pale La contrainte centrifuge dans le pied de pale est donc plus proche de 2 N/mm2

[cardan]

Bonsoir,

Vous ne quantifierez rien tant qu'on aura pas une idée de liaison entre l'axe en acier et la pale carbone , c'est au niveau de la liaison de l'assemblage carbone acier que se situeront les soucis ...après je n'ai pas très bien compris pourquoi vous n'avez pas pris la vitesse angulaire au carré dans votre calcul ? Oui pourquoi ? A bientôt ..

[harmoniciste]

Je ne pensais pas avoir besoin de détailler le calcul d'une force centrifuge. Elle vaut m *Ω²*R
Remplacez m par 0,04 kg, Ω par 183 rd/s et R par 0.12m (distance du centre de gravité de la pale au centre)
Divisez ensuite cette force par la section du pied de pale supposée cylindrique de 10 mm de diamètre et vous obtiendrez les 2 N/mm2 que j'ai mentionné.
Ce sont ces contraintes mécaniques qui vous feront choisir un mode de liaison adapté et un matériau.
Libre à vous de décider de choisir la fibre de carbone et l'acier avant même d'en avoir la moindre idée. Ce n'est certainement pas la démarche que j'adopterais.

[cardan]

Bonjour,

Lorsque je parle de la sollicitation du pied de pale mon propos est englobant, si vous relisez le message s'y rapportant vous verrez qu'il concerne les Darieus et aussi les éoliennes à axe horizontal. De la pale nous n'avons pour l'instant que la longueur approximative avec les données de Marmelade: 250 mm. Personne n'a dit que le centre de gravité de la pale serait à 125 mm de l'axe de rotation..car il y a le moyeu de fixation de la pale. Pour la masse de la pale que vous estimez une fois à 120 grammes, une autre fois à 40 grammes Marmelade verra déjà lorsqu'elle en aura la maquette numérique la valeur. Elle est je pense obligée de réfléchir au matériau choisi pour la pale car le matériau impactera directement:

La masse de la pale..(ABS, carbone, bois, résine plus fibres de lin..etc)

Le procédé de réalisation de la pale. En effet si la pale est moulée il faudra au niveau de sa jonction au niveau de l'axe ou du moyeu prévoir des inserts et des renforts.. c'est de cette liaison là dont je parle.

Donc sa démarche me parait cohérente: elle recherche un profil de pale, elle en obtient la maquette numérique donc elle a le volume exacte puis après elle verra pour la masse où elle en sera: 44 grammes ? 120 grammes, 220 grammes ?...pour le moment moi j'en sais rien.

Par contre je pense que si quelqu'un peut lui donner des conseils pour la réalisation du moule (si la solution moulage est retenue) elle en sera contente car finalement c'est ça sa question...et puis après comme je le dis aussi de réfléchir à la jonction avec le moyeu (la fameuse liaison: axe surmoulée, insert.. ? ) Donc elle n'attend pas forcement de réponse sur le calcul de la force centrifuge (appelons là comme ça si on veut se faire plaisir) mais plutôt sur la technique de moulage car même au niveau du profil les avis des membres du forum semblent aller dans le sens où finalement le rendement du profil importe peu...

Pour le reste des calculs que vous proposez ils sont faits en mouvement uniforme pour une vitesse donnée or la vitesse de rotation, l'orientation du vent ou sa vitesse varient parfois très rapidement ce qui sollicite très fortement les attaches et c'est pas idiot de prendre ces phénomènes en compte car une fois que l'éolienne est en haut d'un mat de 10 m...qu'elle tourne à 1800 t/min il est trop tard pour se dire qu'on aurait du regarder les calculs en fatigue, en dynamique de plus près car lorsqu'une pale se décroche et se fiche à 100 m de là dans la maison d'un voisin on comprend vite que le petit calcul en mouvement uniforme n'est pas adapté mais il est trop tard. Restons en au moulage qui m'intéresse aussi un peu finalement...car intéressant ...

[harmoniciste]

Un projet doit commencer par un premier dégrossissage des grandeurs essentielles, et il semble que 0.5m de diamètre et 55 km/h soit le point de départ.
Je suis d'accord avec la puissance maxi de 125 W estimée par Polo974 .
J'ai expliqué que sur la recherche d'un profil idéal était sans intérêt à ce stade de la conception.
J'ai estimé la vitesse de rotation à 1750 t/mn pour cette puissance.
J'ai estimé que la force centrifuge à cette vitesse ne justifiait en rien des matériaux à haute résistance
Qu'en conséquence la fabrication d'un modèle, puis d'un moule à partir de ce modèle, puis de pales à partir de ce moule ne reposait que sur des a-priori excessifs.
Marmelade sera sans doute intéressée par les bases quantifiées de vos choix, qui prendront donc en compte la fatigue des matériaux.

[cardan]

Bonjour

Ne vous inquiétez pas pour ça ..

Dans le cadre de mon activité Pro à l UDS j'ai eu déjà plusieurs fois l'occasion de suivre des étudiants sur des projets similaires, de les emmener d'ailleurs in situ sur le site national du dit concours et vu mais surtout entendu des Darieus et des tripales exploser sous l'action des efforts dynamiques appliqués aux pales..... Pour finalement me rappeler que les efforts dynamiques, les vibrations, les défauts d'équilibrages qui les engendrent sont toujours bien plus importants que ce à quoi on s'attend..Mais on s'égare (peut être) de la question de MARMELADE qui s'interroge sur l'éventualité de fabriquer un moule pour la réalisation de ces pales...la démarche bien qu'elle ne vous agrée pas ne me semble pas idiote. Quand elle aura listé toutes les démarches de réalisation d'une pale, elle sera à même de faire ses choix au vu du coût, du potentiel outillage de son établissement, etc...Le bois semble retenu, peut être qu'il existe aussi d'autres pistes..c'est l'objet de son questionnement il me semble.....Have a nice day ...

[harmoniciste]

Quand elle aura listé toutes les démarches de réalisation d'une pale, elle sera à même de faire ses choix au vu du coût, du potentiel outillage de son établissement, etc...Le bois semble retenu, peut être qu'il existe aussi d'autres pistes..c'est l'objet de son questionnement il me semble...

Son excès d'à-prioris était bien l'objet de mes remarques, et je suis heureux de voir l'élargissement de sa vision.

[invitea4dd7df4]

Si plus personne n'a de solution intéressante concernant le moulage je pense qu'on va arrêter la discussion ici momentanément.
Je reviendrai quand une maquette numérique de la pale aura été conçue, ainsi on aura déjà les dimensions.
Merci à tous d'avoir aimablement partager vos connaissances et à bientôt.