DE PALES D'EOLIENNES

La présente invention appartient au domaine des éoliennes.

Plus particulièrement l'invention concerne le contrôle non destructif de l'intégrité des pales d'éoliennes, notamment des éoliennes de grandes dimensions, qui doivent être contrôlées autant que possible sans exiger de déposer les pales.

Le secteur de la génération d'énergie, en particulier d'énergie électrique, par le moyen d'éoliennes est en croissance rapide. La recherche des économies d'échelle et l'intérêt de capter le maximum d'énergie par éolienne conduisent à la conception de machines de plus en plus grandes avec des pales de grandes longueurs suivant l'envergure et des mats porteurs des nacelles de grandes hauteurs.

Les pales d'éoliennes atteignent actuellement des dimensions en envergure supérieures à 50 m et des prototypes de plus de 75 m sont en construction. Ces pales sont l'objet de nombreuses contraintes qui conduisent à réaliser ces pales en matériaux métalliques et ou en matériaux composites.

Les matériaux composites mis en œuvre sont du type comportant des fibres organiques telles que des fibres en Kevlar ® ou minérales telles que des fibres en verre ou en carbone qui sont maintenues dans une matrice en résine organique dure en couches empilées pour former les différents éléments assemblés des pales.

Différentes technologies connues peuvent être mise en œuvre pour fabriquer de telles pales, mais lorsque la pale est en service sur une éolienne elle est soumise à de fortes contraintes mécaniques qui nécessitent d'effectuer des contrôles réguliers pour s'assurer de son intégrité et de son bon vieillissement. Les dimensions des pales des grandes éoliennes ne permettent pas, pour des considérations économiques, d'envisager de déposer ou de transporter la pale pour effectuer des contrôles fréquents et ceux-ci doivent dont être réalisés sur l'éolienne elle-même lorsque les conditions météorologiques le permettent.

La qualité des contrôles et leurs fréquences sont alors essentiels pour détecter la présence de défauts, tels que des fissures, des décollements ou des délaminations, aux stades les plus précoces de leurs apparitions et réparer les pales avant qu'un endommagement de la structure n'impose des réparations importantes, voire ne mette l'intégrité de la pale et de l'éolienne en péril.

Pour réaliser le contrôle de la structure de la pale les diverses techniques connues de contrôle non destructif (CND) appliquées aux structures métalliques ou en matériaux composites sont utilisables sur une pale d'éolienne, en particulier le contrôle visuel de la surface de la pale associé ou non à des techniques de ressuage et de fluorescence, le contrôle du matériau et des assemblages par radiographies ou par ultrasons. De telles techniques sont notamment mises en œuvre en usine pour contrôler les pales lors de leur fabrication et avant leur montage.

Quelle que soit la technique CND mise en œuvre, un problème qui se pose dans le cas des pales d'éolienne en service tient aux difficultés rencontrées pour accéder à tous les points de la surface extérieure de la pale pour y effectuer les opérations de contrôle.

Diverses solutions ont été imaginées pour résoudre le problème de l'accès aux différents emplacements des pales.

Une solution connue par exemple des documents WO2009/121792 et WO

2009/155918 consiste à utiliser une plateforme mobile le long du mat qui supporte l'éolienne de sorte que lorsqu'une pale est maintenue verticale vers le bas et donc parallèle au mat porteur, chaque points de la surface de la pale peut être inspectés à toute les hauteurs le long de la pale par des opérateurs travaillant depuis la plateforme pour effectuer des contrôles visuels ou par ultrasons par exemple.

Lorsqu'une pale a été inspectée, la plateforme est redescendue puis l'éolienne est tournée pour placer une autre des pales à la verticale qui est inspectée à son tour et l'opération est répétée jusqu'à ce que toutes les pales soient contrôlées.

Une difficulté majeure de ce type de procédé de contrôle non destructif vient du fait que les interventions de contrôle sont réalisées par des opérateurs situés sur une plateforme qui s'élève par nécessité à plusieurs dizaines de mètres au-dessus du sol dans des conditions difficiles ce qui nécessite de longue période d'arrêt de l'éolienne pour réaliser l'inspection, limite la qualité des contrôles et présente des risques potentiels pour les opérateurs dont la maîtrise est contraignante.

En outre de telles nacelles nécessitent elles-mêmes de nombreux contrôles de sécurité pour pouvoir être utilisées dans le respect des normes en vigueur.

Le document US 2010/0132137 présente un autre type de dispositif qui met en œuvre un robot autonome se déplaçant sur la pale. Dans ce cas la pale à contrôler est placée dans une position horizontale avec son bord d'attaque orienté vers le haut et le robot comporte des moyens de roulement prenant appui sur le bord d'attaque de la pale pour se déplacer suivant l'envergure de la pale.

Les capacités de ce type de robot s'avèrent cependant limitées par le fait que seules des zones proches du bord d'attaque de la pale peuvent être contrôlées et par le fait que la position du robot peut s'avérer instable.

En outre le déplacement du robot au contact de la pale nécessite de prendre des précautions pour que la pale ne risque pas d'être endommagée lors du fonctionnement nominal ou non du robot.

Par ailleurs les techniques de contrôle visuel ne permettent de détecter que des défauts visibles depuis l'extérieur de la pale et d'une taille suffisante pour pouvoir être observés c'est à dire le plus souvent à un stade très avancé du défaut et les techniques de contrôle par ultrasons qui permettent de détecter des défauts internes sont longues à mettre en œuvre.

La présente invention simplifie le contrôle des pales d'éolienne et améliore la qualité de leur maintenance en offrant la possibilité d'effectuer des contrôles de qualité à intervalles rapprochés sans immobilisation prolongée de l'éolienne afin de détecter au plus tôt tout endommagement d'une pale. Pour cela le procédé CND de l'invention de contrôle non destructif d'une pale d'éolienne, dans laquelle la structure comporte une peau qui détermine une surface extérieure de la pale et un volume intérieur de la pale creux, au moins partiellement compte tenu d'éléments structuraux ou non structuraux pouvant se trouver à l'intérieur de la pale, comporte :

une première étape de sollicitation de la structure de la pale par une modification d'au moins une caractéristique physique d'un fluide, en particulier de l'air si le volume intérieur de la pale est laissé en relation avec l'atmosphère, remplissant le volume intérieur creux de la pale ; - une seconde étape d'observation de zones à contrôler de la surface extérieure de la pale, cette observation comportant la réalisation de mesures sans contact, au moyen d'un ou plusieurs capteurs maintenus à distance de la surface extérieure, d'au moins un paramètre physique, sensible à la sollicitation de la première étape, sur des points de la surface extérieure de la pale de sorte à établir une carte mesurée des valeurs du paramètre physique mesuré pour les zones à contrôler ; une troisième étape de détection des anomalies par la comparaison de valeurs mesurées au cours de la seconde étape avec des valeurs nominales attendues pour une pale sans défaut notable, c'est à dire correspondant à des valeurs d'une pale saine.

Dans une première mise en œuvre du procédé CND la caractéristique physique principalement modifiée correspond à la température du fluide dans le volume creux intérieur de la pale. Cette température du fluide est portée à une valeur différente, supérieure ou inférieure, de la température à l'extérieur de la pale au cours de la première étape et le paramètre physique mesuré au cours de la seconde étape correspond à une température de la surface extérieure de la pale.

La modification de la température est obtenue soit par un chauffage soit par un refroidissement du fluide par des moyens conventionnels de réchauffage ou de refroidissement et en assurant une circulation du fluide dans le volume creux de la pale. Dans ce mode de mise en œuvre une mesure rapide est précise est avantageusement réalisé par une mesure par thermographie infrarouge sans contact physique d'un capteur de mesure qui est maintenu pendant la mesure à distance de la surface extérieure de la pale.

Dans une autre mise en œuvre du procédé CND, la caractéristique physique principalement modifiée correspond à une pression du fluide dans le volume creux intérieur de la pale.

Cette pression du fluide est portée à une valeur différente de la pression à l'extérieur de la pale, soit à une pression inférieure, soit à une pression supérieure, au cours de la première étape et le paramètre physique mesuré au cours de la seconde étape correspond à une dimension géométrique de la surface extérieure de la pale qui caractérise la forme géométrique de cette surface extérieure ou à une modification de dimension correspondant à la déformation de cette surface extérieure sous l'effet de la modification de la pression.

Suivant cette application du procédé la génération d'une pression différentielle est réalisée au moyen d'une pompe raccordée de manière étanche au volume creux de la pale qui, au moins pendant le contrôle, n'est pas directement relié à l'atmosphère ambiante.

Dans ce mode de mise en œuvre les dimensions géométriques de la surface extérieure de la pale ou de ses déformations sont avantageusement mesurées sans contact par une méthode de télémétrie laser, par une méthode de photogrammétrie numérique, par une méthode d'interférométrie laser ou encore par une méthode de shearographie.

Dans un mode de mise en œuvre, la détection des anomalies réalisée lors de la troisième étape comporte une étape de comparaison de la valeur mesurée en chaque point avec des valeurs mesurées en des points voisins du point considéré de sorte à établir une carte des contrastes des valeurs du paramètre mesuré et comporte une étape de corrélation de la dite carte des contrastes avec des structures internes de la pale, ce qui permet de détecter les anomalies sans qu'il soit nécessaire de disposer d'une autre référence de comparaison que les valeurs mesurées sur la pale soumise au contrôle.

Dans un autre mode de mise en œuvre, la carte mesurée est comparée avec une carte de référence des valeurs du paramètre mesuré qui est avantageusement une carte de référence établie par mesure suivant les première et deuxième étapes du procédé sur une, le cas échéant sur la pale soumise au contrôle CND et contrôlée avant sa mise en service, ou plusieurs pales considérée sans défaut, permettant ainsi de réaliser une carte de référence moyenne représentative de toutes les pales du même modèle, ou bien est une carte de référence théorique établie par simulation numérique du procédé sur un modèle numérique de pale, permettant de réaliser une carte de référence exempte de tout artefact lié à des problèmes de fabrication ou de défaut non détecté d'une pale mesurée et permettant également de simuler des défauts pour en avoir une représentation de la mesure suivant le procédé, ou bien est une carte de référence établie en hybridant des valeurs mesurées et des valeurs obtenues par simulation.

Afin de faciliter l'interprétation des anomalies observable par rapport à la carte de référence, le procédé CND comporte avantageusement une quatrième étape de caractérisation des défauts par la comparaison des caractéristiques des anomalies identifiées, en temps réel pendant la mesure ou en temps différé, de chaque anomalie observée avec des anomalies connues dont les caractéristiques sont stockées dans une banque de données d'anomalies.

L'invention concerne également un système CND de contrôle non destructif adapté à la mise en œuvre du procédé CND de l'invention pour la vérification de l'intégrité structurale d'une pale d'éolienne, comportant une peau déterminant une surface extérieure de la pale et un volume creux intérieur de la pale, qui comporte :

- un dispositif aérothermique de modification des conditions physiques d'un fluide remplissant le volume intérieur creux de la pale ;

- un dispositif de mesure mettant en œuvre un ou plusieurs capteurs sans contact d'au moins un paramètre physique de la surface extérieure de la pale ;

- un dispositif de traitement des mesures configuré pour établir une carte des valeurs mesurées du au moins un paramètre à la surface extérieure de la pale et pour identifier les anomalies de la carte des valeurs mesurées. Suivant une première forme de réalisation le système CND correspondant au premier mode de mise en œuvre du procédé, le dispositif aérothermique est un dispositif de chauffage, par exemple comportant des résistances électriques de chauffage, ou de refroidissement, par exemple un groupe compresseur de réfrigération, modifiant la température d'un fluide dans le volume creux intérieur de la pale pour porter cette température à une valeur différente de la température à l'extérieure de la pale, par valeur positive ou par valeur négative, et le dispositif de mesure sans contact met en œuvre une caméra thermique mesurant la température de la surface extérieure de la pale ou tout autre capteur permettant de mesurer sans contact une valeur représentative de la température de la surface extérieure de la pale.

Dans une forme de réalisation, qui permet de disposer de pales prééquipées pour lesquelles la mise en place du système CND pour procéder à un contrôle est simplifiée, les moyens de réchauffage du dispositif de chauffage modifiant la température du fluide dans le volume creux de la pale sont fixés dans le volume creux, à l'intérieur de la pale, ces moyens de réchauffage comportant une ou des résistances électriques de chauffage et ou des moyens de maintien en circulation du fluide dans le volume creux. Suivant une autre forme de réalisation, le dispositif aérothermique est un dispositif générateur de pression, par exemple une pompe à gaz, et modifiant la pression d'un fluide, par exemple de l'air, dans le volume creux intérieur de la pale et maintenant pendant les opérations de contrôle cette pression à une valeur contrôlée différente d'une pression à l'extérieure de la pale d'un écart prédéfini, positif ou négatif.

Pour les besoins de cette forme de réalisation du système CND, le dispositif de mesure sans contact dans une première forme de réalisation met en œuvre un ou plusieurs dispositifs pour mesurer la géométrie de la surface extérieure de la pale en cours de contrôle par photogrammétrie numérique ou dans une autre forme de réalisation met en œuvre un télémètre à balayage pour mesurer la géométrie de la surface extérieure de la pale en cours de contrôle par télémétrie.

D'autres dispositif de mesure sans contact du capteur tels qu'un interféromètre laser ou un dispositif de shearographie sont également utilisables pour mesurer les déformations de la surface extérieure de la pale sous l'effet de la modification de la pression du fluide dans la pale.

Ces dispositifs mis en œuvre dans le système CND ont l'avantage d'être industriellement disponibles et relativement économique ce qui permet de considérer la possibilité d'installer un dispositif aérothermique à demeure dans chaque éolienne pour faciliter la mise en place du système CND au moment de réaliser les opérations de contrôle.

Le choix d'un dispositif de mesure à capteur sans contact et d'un support de capteur permettant de réaliser un balayage de la pale prend avantageusement en compte la rapidité et la précision des mesures recherchées et également les conditions d'environnement qui peuvent très différentes en fonction de l'implantation de l'éolienne.

Suivant les conditions d'accessibilité de l'éolienne et suivant qu'il est privilégiée sur la rapidité du contrôle ou une autre condition, le dispositif de mesure sans contact peut être pendant les mesures fixé à distance de l'éolienne, typiquement de l'ordre de la hauteur de l'éolienne, au sol ou sur un véhicule terrestre ou sur un navire de surface ou être fixé à une plateforme aéroportée mobile le long de la pale à proximité de ladite pale pour effectuer des mesures à distance réduite, typiquement de l'ordre de grandeur de la corde des profils de la pale, ou encore proche de la surface de la pale, porté par un robot se déplaçant sur la pale en prenant appui sur la pale.

La plateforme aéroportée est par exemple sustentée par un drone ou micro- drone à voilure tournante, contrôlé en position par rapport à la pale, ou est sustentée par un ballon plus léger que l'air et captif, contrôlé en position par rapport à la pale à contrôler.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation de l'invention non limitatifs en référence aux dessins qui représentent:

figure 1 : Une vue en perspective d'ensemble d'un exemple d'éolienne tripale de grande dimensions; figure 2a: Une vue en perspective d'un tronçon de pale montrant la structure interne d'une pale comportant un longeron de type caisson comportant deux âmes ;

figures 2b: Une vue en perspective d'un tronçon de pale montrant la structure interne d'une pale comportant un longeron comportant une seule âme séparant un caisson de bord d'attaque d'un caisson de bord de fuite;

figure 3: un exemple schématique d'agencement d'un dispositif aérothermique du système CND de l'invention

figure 4a: une illustration d'un premier mode de réalisation d'une plateforme aéroportée du dispositif de mesure du système CND de l'invention au moyen d'un drone ou micro-drone à voilure tournante, figure 4b: une illustration d'un second mode de réalisation d'une plateforme aéroportée du dispositif de mesure du système CND de l'invention au moyen d'un ballon captif,

figure 5: une présentation synoptique simplifiée du procédé de l'invention.

Le présent procédé de contrôle non destructif, dit CND, d'une pale 10 d'une éolienne 100, telle que représentée sur la figure 1 , est basé sur la mise en œuvre d'une technique de mesure par transmission avec une observation à distance de la pale c'est à dire sans contact de capteurs de mesures.

Dans le présent document l'expression « mesure sans contact >> signifie qu'une mesure est réalisée sans que le ou les capteurs mis en œuvre pour réaliser la mesure soient en contact physique avec une surface de la pale contrôlées, des systèmes de support du ou des capteurs pouvant cependant prendre appui sur la pale pour maintenir le capteur ou les capteurs à distance de la surface.

La pale d'éolienne 10 est une forme aérodynamique portante de grand allongement dont une surface extérieure 19 est déterminée géométriquement par une succession de profils aérodynamiques 1 1 correspondant chacun à la géométrie d'un revêtement d'extrados 1 1 1 et d'un revêtement d'intrados 1 12 entre un bord d'attaque 1 13 et un bord de fuite 1 14 et qui déterminent la surface extérieure 19 de la pale comme illustré sur les figures 2a et 2b.

La pale 10 est fixée sur un arbre tournant solidaire d'une nacelle technique 30 située dans une partie supérieure d'un mat porteur 20 et qui regroupe des éléments fonctionnels de l'éolienne : générateur de puissance, réducteur, contrôle de pas des pales ... non détaillés ici.

La pale 10, comme la plupart des pales d'éolienne de grandes dimensions en général, est creuse, pour des raisons d'allégement maximum de sa masse et pour économiser la matière dans laquelle elle est réalisée.

Pour assurer ses fonctions aérodynamiques et la transmission des efforts aérodynamiques générés lors de son fonctionnement, la pale 10 est réalisée sous la forme d'une structure de type caissons plus ou moins complexe mais comportant le plus souvent comme illustré sur la figure 2a un caisson longitudinal formant un longeron 12 de la pale suivant son envergure.

Un tel longeron 12 est par exemple de section sensiblement rectangulaire, c'est à dire comportant au moins deux âmes, une âme avant 121 a et une âme arrière 121 b, reliées par des semelles 122a, 122b et est recouvert d'une peau 13 donnant à la pale ses profils aérodynamiques, variables en fonction de la position suivant une envergure de la pale.

La peau 13 peut être formée de plusieurs éléments pour reconstituer les revêtements d'intrados 1 12 et d'extrados 1 1 1 de la pale tant du côté de son bord d'attaque 1 13 que de son bord de fuite 1 14 qui sont assemblés entre eux et au longeron 12 suivant des méthodes connues comme par exemple des fixations rapportées et ou des collages.

Suivant cette forme de réalisation de la pale 10, ladite pale présente un volume creux 18 de la pale intérieur à la peau 13 avec une structure globale multi- caissons, dans le cas illustré figure 2a un caisson de bord d'attaque 14 entre le bord d'attaque 1 13 et l'âme avant 121 a du longeron 12, un caisson de bord de fuite 15 entre l'âme arrière 121 b du longeron 12 et le bord de fuite 1 14 et un caisson de longeron 16 entre les âmes avant 121 a et arrière 121 b du longeron.

Il doit être noté que le longeron 12 peut aussi ne comporter qu'une seule âme 121 a comme illustré sur la figure 2b, et dans ce cas la rigidité en torsion de la pale est assurée par les caissons de bord d'attaque 14 et ou de bord de fuite 15 en absence d'un caisson de longeron, ou au contraire peut comporter un longeron comportant plus de deux âmes et délimitant une pluralité de caissons de longeron, solution non représentée.

Les éléments structuraux de la pale qui se trouvent dans le volume déterminé par la surface extérieure 19 sont ici regroupés en partie ou en totalité suivant le cas sous l'expression « structure intérieure ».

Suivant le procédé CND 200 de l'invention, présenté de manière synoptique sur la figure 5, la pale 10 est soumise à une sollicitation de sa structure par une modification d'au moins une caractéristique physique d'un fluide remplissant le volume creux 18 de la pale et les effets de cette sollicitation interne sont observés au niveau de la surface extérieure 19 de la pale par la mesure d'au moins un paramètre physique, sensible à la sollicitation interne, en différents points de ladite surface extérieure pour détecter, par comparaison à une valeur de référence du paramètre physique en chaque point, des anomalies dans la valeur du paramètre mesuré susceptibles de correspondre à des défauts de structure de la pale.

Dans un premier mode de mise en œuvre du procédé 200, la sollicitation de la structure est réalisée par une modification de la température du fluide, a priori de l'air à la pression ambiante ou le cas échéant tout autre fluide utilisé pour remplir le volume creux 18 et utilisé comme fluide caloporteur dans ce premier mode, occupant le volume creux 18 et les effets de cette modification de température sur la structure sont observés depuis l'extérieur de ladite pale par des moyens de thermographie de sorte que les conséquences de la modification de température interne et du gradient de température qui en résulte entre l'intérieur de la pale et son extérieur sont observées par leurs effets thermiques au niveau de la surface extérieure 19 de la peau 12, 13 vers laquelle se propage l'énergie sous forme de chaleur.

Dans une première étape 201 , la température du fluide à l'intérieur de la pale est modifiée par rapport à une température de l'air à l'extérieure de la pale.

Cette modification de la température du fluide intérieur, induit un flux de chaleur dans la structure entre l'intérieur de la pale et l'extérieur de la pale qui dépend en chaque point de caractéristiques locales de la structure traversée par ce flux de chaleur dont les effets sont observables à la surface extérieure de la pale 10 depuis l'extérieur de la pale où ils se traduisent par des différences de températures qui sont fonction d'irrégularités de la structure intérieure.

Il doit être noté que la température à l'intérieur de la pale peut être amenée à une valeur supérieure ou à une valeur inférieure à la température extérieure pour induire le flux de chaleur recherché, les effets se traduisant alors à la surface extérieure 19 de la pale par des emplacements plus au moins chauds ou des points plus ou moins froids suivant l'emplacement considéré de la surface de la pale par rapport à la température ambiante extérieure suivant que la température du fluide interne est augmentée ou diminuée.

Dans une seconde étape 202, la surface extérieure 19 de la pale est observée afin d'établir une carte thermique de ladite surface extérieure, en pratique une carte des températures mesurées en différents points de zones de la surface extérieure de pale soumise au contrôle où chaque point de la surface mesuré est associé à la température mesurée.

Dans une troisième étape 203 la carte des températures mesurées établie lors de la seconde étape 202 est analysée pour identifier des anomalies thermiques, c'est à dire des différences de température à la surface de la pale qui ne traduisent pas les différences de température attendue à la surface de la pale.

L'identification des anomalies thermiques comporte dans un mode de réalisation de cette troisième étape 203 une étape d'identification de contraste thermiques sur la carte thermique qui ne correspondent pas à des effets attendus par la présence d'éléments de la structure intérieure, plus particulièrement qui ne correspondent pas aux contrastes thermiques attendus en raison de la présence de la structure intérieure lorsque la zone observée correspond à la présence connue de tels éléments de structure à l'intérieur de la pale.

Les anomalies thermiques sont identifiées en particulier par le signe d'un écart entre la température mesurée et la température attendue, et ou par un contraste traduisant l'intensité entre l'anomalie thermique, c'est à dire une valeur absolue d'un écart entre la température mesurée et la température attendue, et ou par une étendue de la zone présentant une anomalie thermique.

Dans une méthode de mise en œuvre de cette troisième étape, les anomalies thermiques sont détectées par une analyse de contrastes de la carte thermique issue de la mesure, c'est à dire que chaque point de la surface de la pale pour lequel la température est mesurée est comparé à des températures mesurées de points voisins de sorte à identifier des gradients de température à la surface de la pale qui ne correspondent pas à des caractéristiques d'éléments de la structure intérieure.

Dans une autre méthode de mise en œuvre de cette troisième étape, la carte des températures mesurées, traduite le cas échéant en une carte des contrastes thermiques, c'est à dire ramenée à une température de référence afin de neutraliser l'influence de la température extérieure lors de la mesure, est comparée à une carte de référence de températures ou de contrastes thermiques, dite carte de référence, obtenue préalablement 210 sur une pale saine de structure similaire, de sorte à extraire une carte des anomalies thermiques correspondant en tout point de mesure à la différence de température ou d'intensité de contraste thermique entre ces deux cartes.

Il convient ici de noter qu'une pale comporte de nombreux « accidents >> de structure normaux, conséquences de sa structure intérieure et des procédés de fabrication de la pale qui conduisent à une carte de référence complexe sur laquelle des effets de défauts mineurs de structure sont difficilement observables directement.

La carte de référence est par exemple obtenue 210 par des essais réalisés, a priori en usine, sur une ou de préférence plusieurs pales contrôlées saines, le cas échéant par des essais 21 1 sur la pale soumise au contrôle en utilisation, par toute technique CND adaptée, par exemple par ultrasons pour établir une carte de référence établie par la mesure.

Une autre méthode pour réaliser la carte de référence consiste à réaliser un modèle numérique détaillé de la structure de la pale et de déterminer par simulation numérique une ou plusieurs cartes de références établie de manière théorique.

Dans une quatrième étape 204, la carte des anomalies thermiques est analysée pour identifier le type et l'importance des défauts correspondants à ces anomalies thermiques.

Le type et l'importance d'un défaut sont déterminés en pratique en fonction de l'étendue de l'anomalie thermique observée, de l'emplacement de l'anomalie, en particulier en fonction de l'importance de la structure intérieure sous-jacente, et de l'intensité de l'anomalie thermique.

A titre d'exemples non limitatifs, une anomalie thermique correspondant à un contraste thermique augmenté par rapport au contraste attendu, de même signe que la différence de température entre le fluide à l'intérieur de la pale et l'extérieur de la pale, et délimitée par une zone étroite et allongée traduit avec une forte probabilité une fissure dans une paroi, et une anomalie thermique diffuse et étendue présentant un contraste thermique dont l'évolution est de signe inversé par rapport à la différence de température entre le fluide à l'intérieur de la pale et l'extérieur de la pale traduit avec une forte probabilité une zone de délamination locale de la peau 13 de la pale ou un décollement d'éléments de la structure intérieure.

Avantageusement une banque de données 220 présentant les caractéristiques des anomalies susceptibles d'être observées permet de caractériser plus rapidement les défauts.

Une telle banque de données 220 est avantageusement réalisée par la simulation numérique de défauts sur un modèle numérique de pale de sorte à caractériser au moins les défauts considérés comme les plus critiques lors d'une analyse de sécurité de l'éolienne.

De préférence cette banque de données 220 est enrichie en fonction des observations réalisées qui mettent en évidence, au cours de la vie des éoliennes qui peut dépasser 15 années, des défauts ayant été détectés par le procédé de l'invention puis caractérisés dans le cadre de la maintenance des pales.

Une fois un défaut détecté et caractérisé, de manière conventionnelle il est réalisé les opérations de maintenance 205 adaptées : surveillance renforcée du défaut et de son évolution, réparation sur site ou dépose de la pale pour réparation.

Un avantage du procédé est qu'il permet de réaliser des détections précoces et précises des défauts et donc de réduire les coûts de surveillance et maintenance et de diminuer les risques d'indisponibilité de l'éolienne.

Dans un autre mode de mise en œuvre du procédé, la sollicitation 201 de la structure de la pale est réalisée par l'application d'une pression différentielle, positive ou négative, entre le fluide occupant le volume creux 18 de la pale et l'air extérieur à la pale.

Dans ce mode de mise en œuvre, la pression différentielle, limitée à des valeurs compatibles avec la résistance de la structure de la pale, provoque des déformations de la structure de la pale observables au niveau de la surface extérieure 19 par des procédés de mesure des formes géométriques d'un objet.

Pour effectuer la mesure sans contact de la forme géométrique de la surface extérieure 19 de la pale, il est par exemple mis en œuvre un procédé de mesure par télémétrie laser ou par photogrammétrie numérique ou par interférométrie laser ou encore par shearographie.

De manière similaire au premier mode de mise en œuvre décrit, une carte de la surface extérieure 19, ici une carte des déformations géométriques de la dite surface sous l'effet de la pression différentielle est réalisée 202 puis analysée 203 pour identifier les anomalies géométriques de la pale 10 soumise à la pression différentielle, c'est à dire les déformations de la surface extérieure 19 qui ne correspondent pas à des déformations géométriques attendues compte tenu de la structure intérieure.

L'identification des anomalies géométriques résulte dans un mode de réalisation de la troisième étape 203 de l'identification de déformations qui par rapport à des zones voisines de la surface de la pale ne correspondent pas à des éléments de structure intérieure en raison des positions des déformations à la surface de la pale et ou de leurs formes et ou de leurs amplitudes.

Dans un autre mode de réalisation, la carte des anomalies est obtenue en réalisant une soustraction entre la géométrie de la surface extérieure 19 de la pale 10 en cours de contrôle soumise à la pression différentielle et la géométrie de la surface extérieure d'une pale similaire considérée saine également soumise à une pression différentielle, cette dernière géométrie de la surface extérieure 19 correspondant à une carte de référence dans ce cas des formes géométriques obtenue avec la pression différentielle, éventuellement corrigée des effets de différences entre les pressions mises en œuvre entre les deux essais. Ainsi la carte des anomalies présente les zones de la pale dont les déformations ne sont pas attendues avec une information sur la position des dites zones et sur l'amplitude des dites déformations.

La forme de la pale saine soumise à une pression différentielle et servant de référence à la détermination des anomalies peut être obtenue 210 par des simulations numériques ou par des essais physiques sur des pales préalablement vérifiées et considérées comme saines, le cas échéant obtenue 21 1 par des essais physiques sur la pale soumise au contrôle en service. Les anomalies sont alors comparées 220 à une banque de défauts donnant les caractéristiques d'anomalies connues, caractéristiques établies par simulation ou par expérience.

L'invention concerne également un système CND pour le contrôle non destructif d'une pale d'éolienne suivant le procédé CND de l'invention.

Pour la mise en œuvre du premier mode décrit du procédé CND, le système CND comporte un premier dispositif aérothermique 40 de modification de la température du fluide à l'intérieur de la pale 10 comme illustré sur la figure 3.

Le dispositif aérothermique 40 comporte un générateur 41 qui modifie la température du fluide, avantageusement de l'air, et génère dans cet exemple un air intérieur 43 à une température différente de l'air extérieur, plus chaud ou plus froid que l'air extérieur à la pale 10.

L'écart de température est d'une part suffisant pour provoquer des gradients thermiques dans la structure de la pale 10 conduisant à des variations de température détectables à la surface extérieure 19 de la pale et d'autre part limité à des valeurs de températures compatibles avec les matériaux et les procédés d'assemblage mis en œuvre dans la pale.

Dans un exemple de réalisation mettant en œuvre un fluide surchauffé envoyé à l'intérieur de la pale, la température du fluide est par exemple compris entre 70 degrés centigrades et 120 degrés centigrade, température acceptables suivant ces deux critères compte tenu des moyens de détection des écarts de température conventionnels susceptible d'être mis en œuvre et des technologies actuelles des pales d'éoliennes. Bien que les plus petites dimensions des défauts détectables théoriquement dépendent de la valeur minimale des écarts de températures mesurables par les moyens mis en œuvre, il est avantageux de considérer des écarts de température détectables à la surface de la pale de l'ordre de 0,01 °C pour éviter l'utilisation de moyens de mesure complexe et coûteux dont la mise en œuvre dans l'environnement d'une éolienne serait économiquement trop pénalisante. Une caméra thermique compatible avec la détection d'écarts de température de cet ordre est en mesure avec une optique adaptée de fournir une résolution meilleure que le centimètre à une distance de dix mètres.

Dans une forme préférée de réalisation le générateur d'air 41 est installé dans la nacelle technique 30 où il est monté fixe et dédié à la l'éolienne considérée pour permettre des opérations de contrôle sans exigence d'une logistique particulière pour manipuler ledit générateur.

Le dispositif aérothermique 40 comporte également un distributeur 42 de l'air produit par le générateur d'air 41 .

Un tel distributeur 42 consiste principalement en une ou plusieurs tuyauteries d'injection, souples ou rigides, qui canalisent l'air chaud ou froid du générateur d'air 41 vers l'intérieur de la pale 10 au niveau d'un pied de pale 17 de sorte que l'air chaud ou froid est injecté dans le volume creux 18 de la pale par une ouverture axiale dudit pied de pale.

Il est dans ce cas pris avantage de la structure générale des pales d'éoliennes dont le pied de pale 17 correspondant à l'extrémité située du côté fixé à la nacelle 30 est accessible.

Dans le cas de l'invention l'air 43 est injecté dans le volume creux 18 de la pale 10 afin de suivre un circuit prédéterminé tel que l'ensemble du volume creux de la pale, ou au moins les volumes souhaités, se trouvent traversés par un flux continu de l'air 43 chaud ou froid provenant du générateur d'air 41 .

Pour garantir un tel résultat, il est avantageusement fait usage de la structure intérieure de la pale 10, adaptée le cas échéant, de sorte que l'air 43 injecté par le pied de pale 17 traverse toute la pale suivant son envergure jusqu'à proximité de l'extrémité de la pale, opposée suivant l'envergure de la pale au pied de pale, par au moins un des caissons 14, 15, 16 et suive un trajet inverse depuis l'extrémité vers le pied de pale par les autres caissons. Dans l'exemple de pale dont la section est illustrée sur la figure 2a, l'air est par exemple injecté dans le caisson de longeron 16 et suit un trajet inverse par les caissons de bord d'attaque 14 et de bord de fuite 15 formés par la peau de la pale.

Les âmes 121 a, 121 b du longeron comportent des ouvertures qui permettent à l'air de circuler depuis le caisson dans lequel l'air est injecté vers les caissons par lesquels l'air suit un chemin inverse.

Ces ouvertures sont agencées proches de l'extrémité de la pale et le cas échéant sont réparties suivant l'envergure pour distribuer l'air injecté en différents points des autres caissons et assurer une mise en température homogène rapide du fluide dans le volume creux 18.

Pour assurer la circulation de l'air, l'air injecté 43 ressort 44 de la pale également au niveau du pied de pale 17.

L'air sortant 44 de la pale peut être libéré vers l'extérieur en circulant autour de la tuyauterie d'injection, mais avantageusement l'air est conservé en circuit fermé pour une meilleure efficacité de son réchauffement ou de son refroidissement et l'air sortant 44 de la pale est retourné vers le générateur d'air 41 pour y être recirculé. Dans ce cas l'air sortant peut être libéré dans la nacelle 30 où il est prélevé par le générateur d'air 41 ou revenir du pied de pale 17 vers le générateur d'air 41 par le moyen d'une ou plusieurs tuyauteries de sortie dédiées, solution non représentée.

L'agencement de tuyauteries d'injection et de sortie ne présente pas de problème particulier mais, compte tenu de la rotation des pales de l'éolienne en fonctionnement, les tuyauteries sont de préférence démontables pour éviter des joints tournants complexes.

De manière avantageuse les pales 10 de l'éolienne 100 sont contrôlées l'une après l'autre et les tuyauteries démontables permettent de raccorder le générateur d'air 41 successivement à chacune des pales pour réaliser les contrôles.

Dans une variante de réalisation, un moyen de chauffage tel qu'une ou plusieurs résistances électriques est installé, en permanence ou lors d'un contrôle, à l'intérieur de la pale de sorte à chauffer l'air à l'intérieur de la pale, air qui est avantageusement mis en circulation forcée à l'intérieur de la pale par un ou des ventilateurs ou turbines eux-mêmes également installés à demeure ou non dans la pale.

Pour la mise en œuvre du premier mode décrit du procédé, le système comporte également un second dispositif 50 de mesure de la température de la surface à l'extérieur de la pale.

Le dispositif de mesure 50 réalise une carte thermique de la pale 10 sur chacune de ces faces, au moins dans des zones de la pale 10 devant être soumises à un contrôle par le procédé.

Dans un mode préféré de réalisation, le second dispositif est un système de thermographie mettant en œuvre un capteur sans contact 51 tel qu'une caméra thermique.

La caméra thermique est en elle même une caméra thermique d'un modèle conventionnel mettant en œuvre un capteur infrarouge et dont les performances tant de détection de températures que de résolution sont choisies en fonction de la précision recherchée dans la détection des défauts.

Le capteur 51 est porté par un support qui permet au champ d'un objectif de la caméra de balayer toute la surface extérieure à contrôler de la pale.

Un tel support est par exemple un support terrestre, c'est à dire posé au sol ou sur un véhicule terrestre ou sur un navire de surface, pour les cas d'éoliennes implantées sur le milieu marin, pendant la mesure, tel qu'un support articulé supportant le capteur 51 pour effectuer les mesures sur les différentes zones de la surface extérieure de la pale.

Le mouvement du support, stabilisé si besoin, peut être manuel ou automatique et avantageusement le dispositif de mesure sans contact comporte des moyens de localisation pour associer chaque mesure à la zone mesurée de la surface de la pale.

De tels moyens de localisation peuvent comporter un ou des capteurs de position indiquant la position et l'orientation du support, correspondant en pratique à une zone 52 de la surface de la pale en cours de mesure par le capteur de sorte que chaque image réalisée par le capteur puisse être associée à la partie de la surface de la pale 10 à laquelle elle correspond. De tels moyens de localisation peuvent également comporter des moyens d'identification portée par la pale de l'éolienne, par exemple une échelle graduée suivant l'envergure sur la surface extérieure (19) de la pale est qui est lue ou enregistrée simultanément aux mesures effectuées par le capteur (51 ).

Dans une autre forme de réalisation, le support est une plateforme aéroportée sustentée par un dispositif volant tel qu'un drone ou un micro-drone à voilure tournante 53a, comme illustré sur la figure 4a, ou encore tel qu'un ballon captif 53b gonflé au moyen d'un gaz plus léger que l'air, comme illustré sur la figure 4b, qui porte le capteur 51 et qui est déplacé le long de la pale 10 à une distance choisie de la surface de la pale.

Dans ces exemples de réalisation le pilotage de la plateforme aéroportée 53a, 53b peut être réalisé par un opérateur au sol ou par un pilotage automatique.

Dans cette forme de réalisation avantageusement des capteurs de position de la plateforme aéroportée dans l'espace, par exemple par télémétrie laser, et si besoin d'orientation du capteur 51 sur ladite plateforme aéroportée, et ou par la détection de repères tels que des cibles visibles sur la surface extérieure (19) de la pale, permettent de piloter la plateforme aéroportée et d'associer chaque image réalisée par le capteur à la partie 52 de la surface de la pale correspondante.

L'utilisation d'une plateforme aéroportée 53a, 53b permet de réaliser avec des capteurs économiques des mesures rapprochées d'une plus grande résolution et précision que lorsque les images sont prises à distance.

Dans une autre forme de réalisation du support, non illustrée, un robot est monté mobile sur la pale 10 de sorte à pouvoir se déplacer suivant toute l'envergure soumise au contrôle de ladite pale en prenant appui sur la pale elle- même. Le robot est porteur d'au moins un capteur sans contact, avantageusement d'une pluralité de capteurs effectuant les mesures sur des parties différentes de la surface extérieure de la pale par exemple l'intrados et ou l'extrados et la zone du bord d'attaque, de sorte à réaliser les mesures sur une surface étendue de la pale en un seul parcours suivant l'envergure ou un aller et retour suivant l'envergure.

Suivant la forme de réalisation du support du ou des capteurs, lesdits capteurs sont adaptés aux distances de la surface de la pale 10 auxquelles les mesures doivent être effectuées. Par exemple dans le cas d'un capteur de type caméra, la caméra sera pourvue d'un objectif de focale plus ou moins longue suivant que l'observation sera réalisée à distance depuis le sol ou une plateforme aéroportée avec un objectif à champ étroit ou depuis un robot, nécessairement à une distance rapprochée avec un objectif à large champ. Pour la mise en œuvre du second mode décrit du procédé, le premier dispositif aérothermique 40 est un générateur de pression relié par le distributeur 42 de manière étanche au volume intérieur creux 18 de la pale 10 afin d'amener le fluide, par exemple de l'air, dans ce volume intérieur à une pression supérieure ou inférieure à la pression de l'air extérieur en maintenant la différence des pressions, ou pression différentielle, à une valeur voulue prédéfinie sensiblement constante.

Dans ce cas les différents caissons 14, 15, 16 de la pale communiquent entre eux par l'intermédiaire d'ouvertures dans les âmes 121 a, 121 b du longeron pour permettre à la pression d'être uniforme à l'intérieur de la pale.

La pression différentielle devant être maintenue entre l'intérieur de la pale et l'extérieur pendant les mesures est fonction de la structure de la pale et de la sensibilité des moyens de mesure des déformations de la surface extérieure de la pale.

En pratique, pour les pales connues, une pression différentielle de 10 à 100 millibar est généralement suffisante pour produire des déformations mesurables sans risque d'endommager la pale soumise à cette pression différentielle.

Dans ce mode de réalisation, le second dispositif 50 de mesure effectue des mesures géométriques de la surface à l'extérieur de la pale au moyen d'un capteur sans contact 51 restituant la géométrie de la zone 52 de la surface observée par ledit capteur.

Un tel capteur 51 peut consister par exemple en un télémètre laser à balayage, qui permet d'obtenir une précision de mesure de l'ordre de 0,01 mm, ou en un dispositif de photogrammétrie numérique, ou un interféromètre laser ou un dispositif de shearographie, dispositifs qui permettent d'obtenir des précisions voisines, qui comme dans le premier mode de réalisation décrit peut être placé au sol, fixé à une plateforme aéroportée 53a, 53b ou porté par un robot destiné à se déplacer le long de la pale suivant la précision recherchée et les performances des capteurs utilisés. Par ailleurs, le système CND comporte également un dispositif de traitement des mesures.

Un tel dispositif de traitement des mesures comporte avantageusement un calculateur avec des unités de calcul, des mémoires et des moyens de stockage de données numériques pour recevoir, en temps réel ou en temps différé, les mesures réalisées, pour stocker les cartes de référence et les bases de données des anomalies et des moyens d'affichage pour présenter les résultats à un opérateur en charge du contrôle.

Les unités de calcul sont programmées pour construire la carte des valeurs mesurées représentative du paramètre mesuré à la surface de la pale et pour afficher les cartes obtenues et de préférence pour construire et afficher les cartes des anomalies qui sont par exemple affichées sur un écran et ou imprimées en visualisant les anomalies sur une représentation graphique de la pale au moyens de code de couleur traduisant l'intensité de l'anomalie en chaque point considéré de la pale.