L'invention concerne le domaine des supports pour des éléments mécaniques en mouvement et notamment pour des éléments en mouvement de rotation tels des générateurs éoliens. Elle porte plus particulièrement sur un dispositif destiné à maintenir au sol, sans fondation et à faible coût, aussi bien à l'arrêt qu'en position de fonctionnement, un générateur éolien. Ledit dispositif est constitué d'une enveloppe (1) souple et étanche reposant sur le sol, enveloppe qui est remplie d'une masse de liquide pesant (2) . Le générateur éolien est maintenu en position sur l'enveloppe par un support adapté. Le liquide contenu par l'enveloppe, par les pressions qu'il exerce sur l'enveloppe (1) et le support (3) , maintient en position de travail le support (3) et le générateur éolien (4) .

Les générateurs éoliens ou rotors éoliens sont une alternative intéressante à l'utilisation d'énergies fossiles. En effet, le vent et les turbulences qui sont les sources d'énergie de tels générateurs éoliens, y sont convertis en une autre énergie d'intérêt, notamment en électricité. Pour exploiter au maximum les capacités du vent et des turbulences, il convient de bien sélectionner la zone d' implantation de tels générateurs éoliens et d'adapter le matériel aux conditions de vent (sens du vent, force moyenne, etc.).

Lors de la construction d'une éolienne, parmi les postes les plus coûteux on trouve la construction de fondations adaptées et les coûts de transport du matériel de son lieu de production au lieu d'exploitation du générateur éolien, ce particulièrement pour des machines de petites tailles.

Par "générateur éolien", on entend dans l'ensemble de la présente description, un dispositif capable de transformer l'énergie du vent en une autre forme d'énergie. Principalement et de manière non limitative les générateurs éoliens produisent, soit de l'énergie électrique, soit de l'énergie mécanique sous forme de pompage .

Par "éolienne" on entend dans l'ensemble de la présente description, un dispositif combinant un générateur éolien et un dispositif qui raccorde ledit générateur éolien au sol ou sur tout autre support plat.

Par générateurs éolien de petite taille, on entend dans la présente description la gamme des générateurs éoliens de moins 250 kW et de plus de 20 W.

Jusqu'à présent deux types de solutions ont été apportées au problème du maintien au sol, aussi bien à l'arrêt qu'en position de fonctionnement, d'un générateur éolien. D'une part, des structures démontables telles que décrites par exemple dans la demande de brevet FR896143. De telles structures permettent de transporter plus facilement l' éolienne de son lieu de production à son lieu d'exploitation. L'inconvénient de ce type d'inventions est que la mise en place d'une telle éolienne nécessite toujours la réalisation de fondations, ce qui est long et coûteux. D'autre part, des structures telles que celle décrite par exemple dans le brevet DE459035 permettent de réduire les coûts des fondations de ces systèmes. Mais ils ne sont pas adaptables à tous types de terrain et nécessitent tout de même des travaux de génie civil. La présente description est accompagnée de différentes figures qui illustrent l'invention et ne sont en aucun cas limitatives. La Fig. 1 représente le dispositif selon l'invention en vue frontale .

La Fig. 2 représente selon une variante, un composant souple (5) qui relie le support (3) à l'enveloppe (1) au moyen d'œilletons (16) permettant la fixation du composant souple (5) sur le support (3) .

La Fig. 3 représente les variations de volume subies par 1 ' enveloppe ( 1 ) .

La Fig. 4 représente en vue de profil, selon un mode de réalisation particulier, une poche, repliée sur elle-même au moyen d'un cordon élastique (6), fixé entre ladite poche et 1 ' enveloppe ( 1 ) .

la Fig. 5 représente en une vue de profil, selon un mode de réalisation particulier, un dispositif selon l'invention dans lequel le support (3) est constitué d'une structure s ' appuyant en plusieurs points sur l'enveloppe (1) et faisant office de mât ou de support au générateur éolien (4) .

La Fig. 6 représente en vue de profil, selon un mode de réalisation particulier, un dispositif selon l'invention dans lequel l'enveloppe (1) et les appuis rigides (8) réagissent à une compression due à un couple sur l'axe du générateur éolien.

La Fig. 7 représente, en vue cavalière, un mode de réalisation particulier dans lequel, le dispositif selon l'invention est équipé d'un générateur éolien de type Savonius.

La Fig. 8 représente en vue de profil, selon un mode de réalisation particulier un dispositif selon l'invention dans lequel, au moins un câble (12) est remplacé par une pièce rigide de sorte à former un bras horizontal (14) transmettant une part de l'effort à l'axe (9).

La Fig. 9 représente un autre mode de réalisation selon l'invention dans lequel l'enveloppe (1) contient au moins une enveloppe souple et étanche (15) reliée à l'enveloppe (1)

La Fig. 10 représente les dimensions principales indicatives d'une éolienne munie du dispositif selon l'invention telle que décrite dans les modes de réalisation particuliers

La présente invention décrit un dispositif permettant de maintenir en place un générateur éolien aussi bien à l'arrêt qu'en position de fonctionnement. Le dispositif selon l'invention permet de remédier aux divers problèmes de transport tout en réduisant le coût de fabrication de l' éolienne car il n'y a aucune nécessité de réaliser des travaux de génie civil.

Ce dispositif permet de maintenir au sol et en position de fonctionnement, et ce, sans fondations, le générateur éolien. Le dispositif selon l'invention comporte : - une enveloppe (1) souple et étanche reposant sur le sol ; et

- une masse de liquide (2) pesant contenue dans l'enveloppe (1) ; et

- un support (3) fixé sur l'enveloppe ;

de manière à ce que le poids du liquide, par les pressions qu'il exerce sur l'enveloppe (1) et le support (3), maintienne en position de travail le support (3) sur lequel est fixé le générateur éolien (4) .

L'enveloppe (1) peut être réalisée dans une membrane textile ou non textile. A titre non limitatif, on considère comme membrane non textile tous les matériaux souples tels que les membranes de polymères .

Le liquide (2) qui remplit l'enveloppe (1) est essentiellement composé d'un fluide incompressible. On entend par fluide incompressible n'importe quel matériau sans forme dont le volume est quasi-constant. Selon un mode de réalisation particulier le liquide (2) est composé d'une solution aqueuse. Selon un mode de réalisation préféré, le liquide (2) est essentiellement composé d ' eau .

Dans un mode de réalisation particulier, le support (3) peut être relié à l'enveloppe (1) par l'intermédiaire d'un composant souple (5) réalisé dans le même matériau que l'enveloppe (1) afin de réduire les concentrations de contraintes dans les matériaux composant l'enveloppe (1) . A titre non limitatif, le composant souple (5) pourra être constitué d'une bande reliée par soudure ultrason à l'enveloppe (1), et relié par l'intermédiaire d'œilletons au support (3) . A titre non limitatif, il peut lui être adjoint un cordon élastique reliant le support (3) et les œilletons du composant souple (5) de manière à simplifier le montage.

Dans un autre mode de réalisation, le support (3) peut être constitué d'une structure faisant office de mât ou de support au générateur éolien (4), ce en s ' appuyant en plusieurs points sur 1 ' enveloppe ( 1 ) .

Dans encore un autre mode de réalisation, le support (3) peut prendre appui sur la zone extérieure de l'enveloppe (1) ou être constitué de bras permettant de maintenir en position de fonctionnement le mât (9) en créant un palier. Aux extrémités de ce palier se trouvent des roulements à billes assurant la rotation du mât (9); la distance séparant les extrémités du palier peut être rendue grande, du fait de l'existence de ces bras (l/10ème de la hauteur globale) .

Dans un premier mode de réalisation, l'enveloppe (1) peut être extensible, de manière à subir sans dommage la dilatation de la masse (2) . L'enveloppe (1) peut également être pourvue d'une poche repliée sur elle-même et ce au moyen d'un cordon élastique (6) fixé entre elle et l'enveloppe, ladite poche pouvant contenir les variations de volume de la masse (2) de manière à ce que l'enveloppe (1) ne subisse aucun dommage. Dans un second mode de réalisation, l'enveloppe (1) peut comporter une soupape de sûreté permettant la régulation de la pression et l'absence de dommage sur ladite enveloppe (1) . A titre d'exemple non limitatif, cette soupape peut être constituée d'une soupape à ressort. Dans un troisième mode de réalisation, la pression de l'enveloppe (1) peut être ajustée par l'intermédiaire d'un dispositif apte à écraser un renflement de l'enveloppe (1) .

Ces trois modes de réalisation peuvent être combinés pour que le dispositif soit le plus adapté possible à une situation géographique donnée ou à un lieu d'implantation donné.

Enfin dans un dernier mode de réalisation, l'enveloppe (1) peut être complétée à sa base par au moins un appui rigide (8) . Celui- ci peut être scindé en plusieurs plaques, de manière à réduire le couple de flexion sur celles-ci et ainsi réduire leur dimensionnement .

Dans un autre mode de réalisation, le liquide (2) peut recevoir un adjuvant destiné à abaisser sa température de solidification. A titre d'exemple non limitatif cet adjuvant peut être : du sel de sodium ou de potassium, ou de l'éthanol.

Le liquide (2) peut également recevoir un adjuvant destiné à réduire ses modifications de volume en fonction de la température. A titre d'exemple non limitatif cet adjuvant peut être : du sel de sodium, ou de potassium ou de l'éthanol.

Enfin, le liquide (2) peut recevoir un adjuvant antibactérien. À titre d'exemple non limitatif cet adjuvant peut être : du chlore. Dans un mode de réalisation préféré, le liquide contient un ou plusieurs adjuvants tels que ceux décrits ci-dessus.

Dans un mode de réalisation particulier, le générateur éolien peut être mu par une voilure en rotation autour d'un axe vertical. Selon un exemple non limitatif, des profils dits «Savonius» ou «Darrieus» peuvent être utilisés.

Le générateur éolien peut également être mu par une voilure en rotation autour d'un axe horizontal.

Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif selon l'invention comprend au moins :

- un axe vertical en rotation (9),

- une voilure souple (10),

- un arceau déformable sensiblement semi-circulaire (11),

- un câble sensiblement horizontal (12), et - un bras horizontal (14) .

Dans un mode de réalisation particulier, la voilure (10) est fixée à l'axe (9), et mise en forme par l'arceau (11) auquel elle est fixée. L'arceau (11) est mis en forme d'arc sensiblement semi circulaire par le câble horizontal (12) grâce à la tension que celui-ci génère entre ses extrémités. Au moins un câble (12) peut être remplacé par un bras horizontal (14) transmettant une part de l'effort à l'axe (9).

Dans un autre mode de réalisation, la voilure (10) peut être de forme hélicoïdale : les arceaux (11) sont alors placés de manière à ce que l'axe de leurs profils suivent une trajectoire sensiblement hélicoïdale.

Dans encore un autre mode de réalisation l'axe central (9) peut être télescopique, de manière à être plus facilement transportable . Les matériaux souples des pièces (1), (5), (10) et (15) peuvent être partiellement constitués de fibres enduites de polymères de manière à augmenter leur résistance et leur étanchéité. À titre d'exemple non limitatif, les membranes peuvent être réalisées en polyester enduit PVC, fibre de verre enduit PVC ou en PTFE. Selon un mode de réalisation préféré, cette membrane est soudable.

L'axe central (9) peut conduire l'électricité et peut être relié à la terre sans être en contact électrique avec les autres parties du générateur éolien de manière à les protéger contre la foudre.

Selon un mode particulier de réalisation, l'ensemble peut être conditionné démonté et commercialisé ainsi. Particulièrement, le mât télescopique (9) peut être replié, les arceaux (11) ne pas être mis en tension et repliés. Lors de son installation, l'utilisateur monte en priorité la partie supérieure du générateur éolien puis remplit l'enveloppe (1) grâce à une valve d'arrivée d'eau à raccord rapide. Ce conditionnement favorise la commercialisation selon des circuits classiques de distribution. Dans un mode de réalisation préféré, l'éolienne ou générateur éolien selon le dispositif de l'invention est composé de :

- l'enveloppe (1) souple, réalisée en polyester enduit de PVC. Sa forme est sensiblement tronconique. Sa hauteur est d'environ 1200mm pour un diamètre de 2800mm. Elle est munie d'un raccord permettant d'y fixer un tuyau d'arrivée d'eau ainsi que d'une soupape à ressort permettant la régulation de la pression à l'intérieur de l'enveloppe (1) . Cette soupape peut avoir deux modes de fonctionnement : le premier dit " de remplissage " assurant l'évacuation de l'air pouvant être contenu dans l'enveloppe (1), sans permettre l'évacuation de l'eau, le second dit " de sécurité " assure l'évacuation de l'eau contenue dans l'enveloppe (1) en cas de surpression ; - une ou plusieurs enveloppes souples et étanches (15), contenues dans l'enveloppe (1), reliée à l'enveloppe (1), contenant un fluide compressible de manière à présenter un volume variable à l'intérieur de l'enveloppe (1) apte à protéger l'enveloppe (1) des variations de contraintes de la masse de liquide (2), ou des contrainte dynamiques imposées par le support (3) , qui sont emplies d'air au moment du montage ;

- d'un support (3), de forme circulaire, comportant des renforts transversaux. Ce support est réalisable dans un profilé creux en alliage d'aluminium de section sensiblement rectangulaire. Il est muni de bras permettant de maintenir en position de fonctionnement le mât (9) en créant un palier. Aux extrémités de ce palier se trouvent des roulements à billes assurant la rotation du mât (9); la distance séparant les extrémités du palier peut être rendue grande, du fait de l'existence de ces bras (l/10ème de la hauteur globale) . Le support (3) est positionné de manière concentrique à la face supérieure de l'enveloppe (1) . Selon un mode de réalisation préférentiel, le support (3) est muni de bras permettant le maintien en position de l'ensemble « électronique de puissance » ;

Le support (3) est maintenu en contact avec l'enveloppe (1) au moyen du composant souple (5) soudé par ultrasons sur l'enveloppe (1) d'une part , et percé d'œilletons (16) d'autre part, un cordon élastique assure la liaison entre les œilletons (16) et le support (3) ;

- d'un générateur électrique synchrone à aimant permanent et à entraînement direct de lOkw ;

d'un ensemble " électronique de puissance " composé d'un onduleur et d'une carte électronique de commande, situé sur la face supérieure de l'enveloppe (1) ;

- et d'un mât (9) . Le mât (9) se compose de cylindres, réalisés en alliage d'aluminium et pouvant être assemblés bout-à-bout, de sorte à le rendre facilement montable et démontable. A intervalles réguliers se trouvent des repères et des encoches facilitant le montage des câbles horizontaux (12) et des arceaux (11) . Les arceaux (11) sont réalisés en en fibre de verre enduit polyester afin de garantir une certaine souplesse. Les câbles horizontaux (12) sont réalisés en acier inoxydable. La hauteur du mât est telle que l'ensemble du dispositif n'excède pas 12000mm de haut ;

- une voilure souple (10) présente aux même paliers que les arceaux (11) un dédoublement de forme sensiblement tubulaire de sorte à permettre d'y glisser les arceaux (11) . La voilure souple (10) est réalisée en polyester enduit de PVC . Sa forme, déterminée par le degré de tension imposé sur les arceaux (11) par les câbles horizontaux (12), est sensiblement hélicoïdale selon son axe vertical. La voilure est dimensionnée de telle sorte que son encombrement maximal soit contenu dans un cylindre de 2800mm de diamètre et de 9000mm de hauteur ;

un dispositif permet la conduction de l'électricité et le raccord à la terre du mât (9), de sorte à permettre la conduction de la foudre au travers du mât (9) jusqu'au sol sans endommager les composants « électronique de puissance ».

La présente invention porte également sur une méthode d'utilisation du dispositif décrit ci-dessus dans ses différents modes de réalisation, dans laquelle l'enveloppe (1) contient au moins une enveloppe souple et étanche (15) apte à protéger celle- ci des variations de contraintes de la masse de liquide (2) et/ou d'amortir les contraintes dynamiques appliquées à la masse de liquide (2) par le support (3) . D'une manière générale, les différents modes de réalisation du dispositif selon l'invention sont illustrés par les figures 1 à 10 qui sont données à titre indicatif et ne sont en aucun cas limitatives .

La FIG. 1 représente une vue frontale du dispositif selon l'invention. On y distingue l'enveloppe souple (1) contenant la masse de liquide (2); le support (3) est muni de bras qui permettent le maintien en position de l'axe de 1 ' aérogénérateur (4) à la perpendiculaire de la face supérieure de l'enveloppe (1) .

La FIG. 2 représente un mode de réalisation particulier dans lequel on visualise la façon dont le composant souple (5) relie le support (3) à l'enveloppe (1) au moyen d'œilletons (16) permettant la fixation de (5) sur (3) . Cette liaison est primordiale pour le bon équilibre de l'éolienne elle permet en outre de transmettre de manière optimale les contraintes dynamiques du support (3) à la masse de liquide (2) par l'intermédiaire de l'enveloppe (1).

La FIG. 3 représente l'enveloppe (1) . Sont illustrées les potentielles variations de volume subies par ladite enveloppe. Ces variations sont liées aussi bien au fonctionnement de l'éolienne qu'à son poids lorsqu'elle est à l'arrêt. Ces variations peuvent également être liées à la surface sur laquelle est posé le dispositif selon 1 ' invention .3

La FIG. 4 représente une vue de profil du mode de réalisation impliquant la présence d'une poche au sein de l'enveloppe. Cette poche est repliée sur elle-même au moyen d'un cordon élastique (6), fixé entre elle et l'enveloppe (1). Ladite poche contient les variations de volume de la masse (2) de manière à ce que l'enveloppe (1) ne subisse aucun dommage.

La FIG. 5 représente une vue de profil du dispositif selon l'invention dans lequel le support (3) est constitué d'une structure s ' appuyant en plusieurs points sur l'enveloppe (1) et faisant office de mât ou de support au générateur éolien (4) . Ce type de support est particulièrement adapté pour placer à une hauteur adaptée un générateur éolien à axe horizontal, tel qu'illustré par cette figure.

La FIG. 6 représente une vue de profil du dispositif selon l'invention dans lequel l'enveloppe subit des pressions en mode de fonctionnement de l'éolienne. On y voit comment l'enveloppe (1) et les appuis rigides (8) réagissent à un effort exercé par le générateur éolien.

La FIG. 7 représente une perspective cavalière du dispositif selon l'invention dans lequel le générateur éolien utilise un profil de type Savonius. De plus dans cette variante le profil aérodynamique est réalisé dans une membrane textile ou non textile. Celle ci est mise en forme par l'usage d'arceaux (11) contraints en flexion par les câbles (12) . L'axe des arceaux suit une trajectoire hélicoïdale ce qui donne à la voilure (10) un aspect en double hélice inversée.

La FIG. 8 représente une vue de profil du dispositif selon l'invention dans lequel au moins un câble (12) d'un dispositif tel que représenté par la FIG. 7 est remplacé par une pièce rigide de sorte à former un bras inférieur (14) transmettant une part de l'effort à l'axe (9) .

La FIG. 9 représente un dispositif selon l'invention dans lequel l'enveloppe (1) contient au moins une enveloppe souple et étanche (15) reliée à l'enveloppe (1), contenant un fluide compressible de manière à présenter un volume variable à 1 ' intérieur de l'enveloppe (1) apte à protéger celle-ci des variations de contraintes de la masse de liquide (2) .

La FIG. 10 représente un dispositif complet selon l'invention. On peut y voir les dimensions principales indicatives d'une éolienne munie du dispositif telle que décrite dans les modes de réalisation particuliers. Exemple: Dispositif selon l'invention destiné à

1 ' industrialisation .

L'enveloppe (1), est réalisée en polyester enduit de PVC . Sa forme est sensiblement tronconique. Sa hauteur est de 1200mm pour un diamètre de 2800mm. Elle est munie d'un raccord permettant d'y fixer un tuyau d'arrivée d'eau ainsi que d'une soupape à ressort permettant la régulation de la pression à l'intérieur de l'enveloppe (1). Dans cette réalisation, cette soupape dispose de deux modes de fonctionnement : le premier dit " de remplissage " assurant l'évacuation de l'air pouvant être contenu dans l'enveloppe (1), sans permettre l'évacuation de l'eau, le second dit " de sécurité " assure l'évacuation de l'eau contenue dans l'enveloppe (1) en cas de surpression. La masse de liquide (2) est constituée d'eau. Selon les besoins de l'utilisateur, il est prévu que la masse de liquide (2) puisse recevoir un adjuvant de façon à modifier ses propriétés thermodynamiques. Cet adjuvant est du sel de sodium ou de potassium, l'adjonction d'éthanol est également possible. L'ensemble est placé sur un tapis en polyéthylène tissé, destiné à protéger l'enveloppe (1) des irrégularités du sol.

Le composant souple (5) est réalisé en polyester enduit de PVC, soudé par ultrasons sur l'enveloppe (1) d'une part, et percé d'œilletons (16) d'autre part.

Le support (3) est composé d'un profilé rectangulaire creux en alliage d'aluminium servant de base. Il est composé de 4 pièces en arc de cercle connectées à 2 pièces transversales formant une croix. Il est muni de 4 bras d'une longueur de 1500 mm, également réalisés en alliage d'aluminium qui soutiennent un boitier de roulement. La face tournée vers le centre du cercle formé par les profilés en arc de cercle est munie de petits ergots de façon à permettre la fixation du composant souple (5) au niveau des d'œilletons (16), soit directement soit au moyen d'un cordon élastique, selon les besoins de l'utilisateur.

Les enveloppes souples et étanches (15), contenues dans l'enveloppe (1), reliées à l'enveloppe (1), contenant un fluide compressible de manière à présenter un volume variable à l'intérieur de l'enveloppe (1) apte à protéger l'enveloppe (1) des variations de contraintes de la masse de liquide (2), ou des contrainte dynamiques imposées par le support (3) , sont réalisées en polyester enduit de PVC . Elles sont au nombre de 4, réparties de manière équidistantes et situées au 2/3 distal du rayon de l'enveloppe (1) . Elles sont emplies d'air avant le remplissage de l'enveloppe (1) . Elles présentent chacune un volume d'environ 30 litres .

Le générateur électrique synchrone à aimant permanent et à entraînement direct de 10 kW, est fixé sur les bras transversaux du support (3) . Il lui est adjoint un ensemble "électronique de puissance" également fixé sur les bras transversaux du support (3), composé d'un onduleur et d'une carte électronique permettant la commande de l'onduleur et du générateur.

Le mât (9) se compose de cylindres, réalisés en alliage d'aluminium et pouvant être assemblés bout-à-bout, de sorte à le rendre facilement montable et démontable. A intervalles réguliers se trouvent des repères et des encoches facilitant le montage des câbles horizontaux (12) et des arceaux (11) . Les arceaux (11) sont réalisés à partir de matériaux en fibre de verre enduit polyester afin de garantir une certaine souplesse. Les câbles horizontaux (12) sont réalisés en acier inoxydable. La hauteur du mât est telle que l'ensemble du dispositif n'excède pas 12000 mm de haut, soit pour le mât (9), une hauteur de 9000 mm.

La voilure souple (10) présente aux mêmes paliers que les arceaux (11) un dédoublement de forme sensiblement tubulaire de sorte à permettre d'y glisser les arceaux (11) . La voilure souple (10) est réalisée en polyester enduit de PVC . Sa forme, déterminée par le degré de tension imposé sur les arceaux (11) par les câbles horizontaux (12), est sensiblement hélicoïdale selon son axe vertical. Les câbles horizontaux (12) situés aux extrémités hautes et basses de la voilure souple (10) sont remplacés par des pièces rigides (14), réalisées en alliage d'aluminium, de façon à transmettre plus efficacement la force de couple. La voilure (10) est dimensionnée de telle sorte que son encombrement maximal soit contenu dans un cylindre de 2800 mm de diamètre et de 9000 mm de hauteur. L'angle formé par le décalage entre les pièces rigides (14) hautes et basses est de 110 degrés.

Le mât (9) est muni d'un dispositif permettant la conduction de l'électricité et le raccord à la terre du mât (9), de façon à permettre la conduction de la foudre au travers du mât (9) jusqu'au sol sans endommager les composants "électronique de puissance" .

La partie basse de l'éolienne - enveloppe souple (1), support (3), générateur électrique, ensemble "électronique de puissance", appuis rigides (8) et composant souple (5) - est recouverte d'une enveloppe réalisée en polyester enduit de PVC et renforcée par des fibres métalliques de façon à limiter les risques de vandalisme contre l'enveloppe souple (1) et/ou le support (3), le générateur électrique, l'ensemble "électronique de puissance" et le composant souple (5) .