Turbines hélice

[moulino51]

Bonjour Didier,

Oui c'est "Bo", belle animation, je ne sais pas faire, et je suis donc admiratif.

Mais je rappel le titre : Projet ouvert de turbine hélice simple et la, désolé, je ne vois pas ou est la simplicité, c'est hors du cahier des charges :x

Pourquoi une seconde hélice, alors qu'un jeu de directrices simples est aussi efficace, et bien moins couteux ?

Ce projet devrait donc être ouvert dans un autre post pour rappel, le sujet initial était ouvert sur une turbine a cloche.

Le projet de Fernand me semble plus réaliste, bien qu'il n'ai pas encore assimilé cette notion importante du Ns.

Bon délire a tous

Gérard

[dB-)]

Bonjour Gérard,

il y a en maintenant plusieurs options dans ce sujet ouvert , voir l'intervention de jpdesm du 2 mai, et on peut les avancer simultanément, par exemple :

- un axe vers des turbines ultra simples : assemblage de tubes, pales en tôle pliées ou hélice marine, arbre sortant pour poulie ou autre, presse étoupe, ...

- et un axe vers des turbines plus sophistiquées mais toujours auto-construites, pour ceux qui veulent expérimenter, se faire plaisir, et disposent de plus de moyens en CAO et usinage

dB-)

[moulino51]

Bonjour Didier,

C'était une façon de signaler que beaucoup d'entre nous sont un peu "largués" devant ce développement "Très pointu"

Alors pour les : posteurs, pensez a faire un peu plus de vulgarisation a l'image de ce que fait Didier.

Bonne journée a tous


Gérard

[Gilles21]

Bonjour à tous
Quant à moi, il n'y a pas photo, ce sera l'option turbine ultra simple avec hélice marine du commerce.
Maintenant, que choisir :
- en chambre d'eau avec palier inférieur lubrifié à l'eau ou bâche spirale rudimentaire avec presse-étoupe et palier externe ?
- avec distributeur fixe ou règlable ?
- pour H de 1.7 m à 3 m et pour Q de 0.2 à 1 m3, vitesse suffisante pour envisager un entrainement direct de la géné sans multiplicateur ?
Et en fonction du choix, qui pourra nous calculer les différentes formes de la partie chaudronnerie ?
Voilà beaucoup de questions et peu de réponses
Cordialement
Gilles 21

[PERRET]

Bonjour,

Peut-être prendre contact avec Mhylab pour le tracé de la roue.

Mhylab - Pico turbine axiale.jpg

Ce sont des gens sérieux qui recherchent un partenariat et qui disposent d'un laboratoire d'hydraulique et surtout de personnel compétant et disponible.

Beaucoup d'idées sur le sujet, mais attendons toujours des retours d'expérience d'apprentis sorciers ayant réalisé quelque chose qui fonctionne !

Prenons exemple sur notre ami Pakistanais - http://www.akilli.tv/video/559631/20KW- ... RBINI.aspx - qui, lui, a mis la main à la pâte, probablement sans grandes notions d’hydraulique ni de mécanique.

[djan]

voici un projet fabriqué par escherwiss

Kaplan altenateur annulaire.JPG

Sinon, pour l'hélice contra rotative, cela à l'avantage de supprimer totalement le distributeur. (bien qu'un distributeur peut être simple à faire).
l'helice du premier étage fait office de distributeur ( crée malgrès elle du flux tangentiel) en fait en plus de récupérer de l'énergie.
on doit gagner les quelques points de rendement perdu dans le distruibuteur.
le concept peut etre poussé plus loin et on peut utilser deux kaplans en contrarotative.

mais bon, tout est une question de sous.... pour quelques points de rendement....
c'est sûr qu'un moyeu de kaplan en plus coute plus cher qu'un distributeur, ( une helice du commerce en plus, cela commence à se discuter).
(moi, au début je penssais à faire un arbre creux avec deux génés)

le soucis, dans la conception d'une turbine, c'est de comprendre comment élaborer le triangle des vitesses, pour retrouver les angles qu'il faut!!!

ensuite , si on a les angles de fabrication de l'hélice par le constructeur, c'est jouable...
ensuite il faut choisir une helice qui corresponde à ce tableau:

tableau des proportions pour un rendement maximal.JPG

ce tableau est important, il montre en particulier que l'on ne peut pas prendre n'importe quel hélice. ( surtout de bateau)
en effet, le vecteur vitesse relative est très élevée dans une turbine à Ns élevée, donc la trainée, frottement aussi, qui est liée à la taille de la pale et à son nombre , ( indépendament de leur angles, profil)
depuis un siècle, on a rémarqué que les turbines hélices donnant le meilleur rendement suivaient ce tableau.

[MDT]

Bonjour

On voyant le post des hélices contrarotatives et le schema de la turbine Escher Wyss avec generatrice à l'extérieure ca m'incite à partager
mon idée de la turbine "simple": La turbine axiale à 1 piece mobile et sans axe ni roulement.
Je voudrais combiner le concepte de la turbine STRAFLO (rotor de la generatrice autour de la helice)
mais avec une generatrice axial (à la place du radial). Du coup cela génere une force magnétique axiale
qui est utilisé comme suspension et roulement magnetique. Pour la generatrice je penche pour une generatrice
sur la base d'un moteur "switched reluctance" http://en.wikipedia.org/wiki/Switched_reluctance_motor.
Ceci pour eviter d'acheter les aimant permantants au terres rares et pouvoir controller le couple et la force axiale separement.

Mon concepte est le suivant:
- Une helice avec un anneau "rotor" autour en electro-tole denté pour les pôles (les dents sont rempli de resine pour faire surface lisse)
- pas de aimant permanent ni meme de bobine sur le rotor
- du faite que l'helice et tenue par l'exterieur les efforts sont moins importants -> tole plus mince
- Des bobines stator sont egalement sur an anneau denté (entre 40-80 pôles) en amont du rotor (bobines coule dans la resine)
- chaque bobine est controlé séparement avec des IGBT et microcontrolleur (switched reluctance)
- PAS DE ROULEMENTS - meme pas d'axe - tous suspendu magnetique et les roulements remplaces par du logiciel de control d'aimants
- Vitesse variable de l'helice (si on doit deja controler les bobines par de IGBTs on peut les utiliser pour changer la frequence)
- Directrices statiques (si on veut qu'une seul piece qui bouge- > "simple reglage") ou bien reglable si on cherche le "double reglage" et veut pouvoir fermer la turbine
- Tous les tolerances de fabrication admissibles tres large pour pourvoir faire ca soit meme. La seule contrainte de precision est que la surface de l'anneau du
rotor et du stator sont planes (distance entre rotor et stator entre 1-4mm).
- Les pertes supplementaires à cause de l'anneau exterieur dans l'eau est compensé par le manque de friction dans le roulement
- La logique de control des bobines ne sera pas simple du tout (mais ce n'est que du logiciel que nous pouvons dupliquer)
- Les microcontrolleurs avec puissance de calcul acceptables sont devenus carement pas chers
- Les IGBT pour des petites puissances deviennent tres abordables (surtout si on reste dans la gamme de puissance du electromenager (quelques kW) mais puisque chaque pole a son propre IGBT ca ne nous limite pas vraiement)
- idealement la turbine totale est submergé il ne sorte de l'eau que un cable de puissance et de control. Il n'y a pas de verin hydaulique, ni de graisseur etc.
- il n'y à pas non plus du couple sur l'axe (meme sans hélices contrarotatives) puisqu'il n'y à pas d'axe

Ce concepte fonctionne uniquement si il y a equilibre pour la force axiale magnetique et hydaulique sur la helice et la meme chose pour le couple (et les autres directions).
Il est donc claire que nous sommes oblige de surdimensionner la generatrice un petit peu pour avoir de la marge de maneuve pour controller la position de l'helice
mais puisque la géneratrice est autor de l'helice nous avons de la place (on ne cherche pas à obtenir une densité de puissance elevé pour la géneratrice).

J'admet que ce concepte demande encore un peu plus de recherche que la pluspart de vos idees, mais il me semble que le resultat pourait etre fabrique
facilement "a la maison". Actuellement je travaille sur le dimensionnement des elements et prepare une simulation d'ensemble avec SCILAB
pour valider la conception. Si ca marche je voudrait faire un prototype de 3-5kW (diametre 0.5m) sous 2m de chute avant de passer à 100kW (diametre 2m).

Il faut que je prepare quelques images pour illustrer.

Cordialement

MDT

[Ticapix]

Bonsoir,

Pas mal le tout magnétique ! Mais je pense qu'il y a du boulôt avant d'arriver à une solution simple

Actuellement j'en suis à préparer un palier magnétique passif ( avec aimants permanents) pour remplacer un palier régulé. Ainsi plus d'huile ne de frottement. Mais ce n'est déjà pas simple alors jouer avec du palier magnétique actif, je ne pense pas que ce soit du domaine de l'accessible dans le cadre d'un projet de turbine simple.

Mais le projet est intéressant.

Cordialement

TG

[dB-)]

Bonjour,

l'idée de MDT est très intéressante, mais la simplicité n'est qu'apparente : le gain mécanique se fait au prix d'une électronique extrêmement complexe.

Dans l'industrie, les moteurs à réluctance variable (Switched Reluctance Motor ou SRM, connus depuis les années 1960, voire même 1840) sont surtout utilisés pour du positionnement d'axes, et quasiment pas pour de l'entraînement de machines : je pense que pour la gamme de puissance de 100 W à 100 kW, ils représentent peut être moins de 1 SRM par million de moteurs asynchrones en service, justement à cause de l'électronique de commande nécessaire.

Le seul intérêt du SRM sur le moteur asynchrone est le contrôle de la position angulaire, à part ça les coûts de fabrication sont très semblables entre les deux, mais le moteur asynchrone a l'avantage d'être relié directement au secteur, sans électronique, ce qui explique sa popularité.

En plus, passer d'un SRM à un SRG (Switched Reluctance Generator) demande encore plus d'électronique : en effet, si vous faites simplement tourner un SRM vous ne récupérez aucun courant. Il faut soit ajouter des aimants, soit, à chaque instant, générer d'abord un champ magnétique (en prélevant de l'énergie électrique à l'extérieur) pour ensuite l'exploiter et réinjecter de l'énergie à l'extérieur, comme dans une génératrice asynchrone, mais en plus compliqué !

Autre problème de cette technologie, les vibrations et le bruit : le fait que la réluctance soit variable (entrefer variable, contrairement à une machine asynchrone) génère beaucoup de vibrations à basse vitesse avec une machine comportant peu de phases (1, 2, 3), et bien sûr moins de vibrations à haute vitesse avec une machine à 4, 5 ou 6 phases, mais le prix de l'électronique s'envole alors !

Pour une turbine hydraulique, des guidages mécaniques "de secours" me semblent indispensables en cas de panne électrique : avec l'eau qui arrive à flots, il faudra bien maintenir la roue, sans faire d'étincelles, le temps de couper l'eau.

Donc un projet passionnant, mais je pense bien au delà des possibilités de calcul, modélisation, ou prototypage mécanique et électronique d'une personne seule, mais plutôt du domaine d'un laboratoire, d'une faculté ou d'une grosse entreprise. Vous vous attaquez là à un énorme poisson qui n'est pas encore dans l'assiette, au moins celui là ne passera pas dans les grilles d'une micro centrale !

dB-)

[Gilles21]

Bonjour à tous
A ma ( très modeste ) connaissance, il existe deux types d'admission sur les turbines hélice ou kaplan :
- admission radiale classique avec directrices mobiles ou fixes
- admission axiale ( ? ) telle que celle utilisée par les petites turbines hélices Pico + d' AZ technologie.
Mis à part le fait que cette dernière soit nécessairement fixe, qui pourrait m'expliquer les avantages et les inconvénients respectifs de ces différents types d'admission.
Cordialement
Gilles 21