Eolienne 200W

Low-tech Lab

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Eolienne_200W

Dernière modification le 13/09/2017

Difficulté

Difficile ⧼wf-propertyvalue-difficulty-Difficile⧽

Durée

20 jour(s) ⧼wf-propertyvalue-durationtype-jour(s)⧽

Coût

350 EUR (€)

Description

éolienne de 200w pour 1m20 d'envergure, totalement autoconstruite

Sommaire

éolienne, piggott, horizontale, wind, turbine, aimant, permanent,

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Étape 1 - Hélice: le patron

• Tracer et découper le patron des pales dans une planche

• Noter sur chaque face du patron, celle qui correspond à l'intrados et celle qui correspond à l'extrados.

Remarque: L'intrados est la face des pales qui reçoit le vent, l'extrados est la face arrière.

Étape 2 - Hélice: traçage et découpe des pales

• Choisir un bastaing de section minimum 95mm x 35mm

Remarques:

1) Le bois sélectionné doit être imputrescible, relativement léger et facile à travailler. Le cèdre rouge, le pin d'Oregon, l’épicéa, le mélèze, le douglas peuvent par exemple convenir.

2) Pour ce tutoriel, la section du bastaing en cèdre rouge fait 150mm x 45mm.

3) Le paramètre qui détermine l'énergie transmise du vent à l'hélice est la longueur de la pale et non sa largeur.

• A l'aide du patron, face intrados visible, tracer l'emplacement de la première pale.

Remarques:

1) Placer les nœuds et défaut du bois en pied ou bout de pale afin de ne pas fragiliser le milieu de pale.

2) Sélectionner l'arête du bord d'attaque la plus propre possible. Cette arête ne sera pas modifier durant la sculpture de la pale. 3) Prolonger le tracer du bout de pale de 4 à 5 cm afin de conserver une marge en cas de bris.

• Faire de même pour les 2 autres pales et couper les pales.

Remarque: en cas d'utilisation d'une scie circulaire pour la découpe, prendre garde à placer la largeur de la lame toujours du coté extérieur au trait.

• Rectifier la gauche des pales si nécessaire à l'aide d'un rabot.

• Fixer les trois pales ensemble à l'aide de serres-joints et égaliser les plans de fuite. Les 3 trois pales doivent être rigoureusement identiques.

• Tracer au marqueur l'arête du bord d'attaque qui restera telle quelle. C'est un repère.

Étape 3 - Hélice: Sculpture de l'intrados des pales

• Selon schéma, tracer les 4 sections le long de la pale.

• Selon schéma, tracer la zone de l'intrados à sculpter.

• Pour faciliter les repères, hachurer la zone de bois à éliminer.

• A l'aide d'une plane, de ciseaux de charpentier et d'une wastringue pour les finitions, enlever le bois dans la partie hachurée.

Remarque: Pour garantir de bonnes cotes, la sculpture doit venir au plus prêt du trait de crayon sans l'effacer.

• A l'aide d'une équerre, vérifier la planéité en toute section de l'intrados sculpté.

• Une fois les 3 pales terminées, vérifier l'égalité des cotes en plusieurs points sur les 4 sections tracées auparavant.

Étape 4 - Hélice: Sculpture de l'extrados des pales

• Positionner la pale, face extrados visible.

• Selon schéma, tracer le point A. Il se situe au 2/3 de la largeur du pied de pale depuis le bord de fuite. Ce point est le centre de rotation de l'hélice.

• Tracer ensuite le point B sur le bord d'attaque en reportant à l'aide d'un compas centré en A les 2/3 du pied de pale. Puis relier AB

Remarque: Le segment AB forme un angle de 120° avec le pied de pale, qui sera nécessaire par la suite pour l’emboîtement des pales.

• Selon schéma, tracer un cercle de rayon 100mm centré en A. La surface de cette portion de disque est à laisser intact et bien plane jusqu'à la fin pour le bon assemblage des pales.

Remarque: Dans le cas de ce tutoriel, le point B se situe sur le périmètre du cercle. Ce n'est pas toujours le cas en fonction de la largeur du bastaing.

• Selon schéma, tracer l'épaisseur de la pale sur le plan de fuite.

Remarque: Selon l'épaisseur du bastaing, il peut arriver qu'il n'y ait pas 17mm d'épaisseur en section 3. Tracer tout de même l'épaisseur en imaginant un point dans l'espace à 17mm du bord de fuite sur cette section 3.

• Nommer C le point de coupe entre le tracer de l'épaisseur et le bord de la pale.

• Selon schéma, tracer ensuite l'épaisseur de la pale sur la face d'attaque en respectant les mêmes épaisseurs que pour le plan de fuite. Relier le point de la section 3 au point B.

• Sur la face extrados, relier B et C afin de fermer la zone à sculpter.

• Pour faciliter les repères, hachurer la zone de bois à éliminer.

• A l'aide d'une plane, de ciseaux de charpentier et d'une wastringue pour les finitions, enlever le bois dans la partie hachurée.

Remarque: Pour garantir de bonnes cotes, la sculpture doit venir au plus prêt du trait de crayon sans l'effacer.

• A l'aide d'une équerre, vérifier la planéité en toute section de l'extrados sculpté.

• Une fois les 3 pales terminées, vérifier l'égalité des cotes en plusieurs points sur les 4 sections tracées auparavant.

Étape 5 - Hélice: Finalisation profil pale

• Sur la face extrados, tracer sur toute la longueur, à partir du bord d'attaque un trait représentant 30% de la largeur de la pale et un trait représentant 50% de la largeur de la pale.

• De la ligne des 50% au bord de fuite, sculpter une surface bien plane en laissant une épaisseur de moins d'1 millimètre sur le bord de fuite.

Remarque: Attention a ne pas faire d'éclat sur le bord de fuite, c'est une zone très délicate.

• Du bord d'attaque à la ligne des 30%, sculpter l'attaque de la pale à l'aide d'une plane, d'une wastringue ou d'un rabot. L'angle d'attaque doit être d'environ 60°.

Remarque: le bord d'attaque doit être bien arrondi pour l'écoulement de l'air. La sculpture peut se faire en cassant les angles au fur et à mesure jusqu'à obtenir un bel arrondi.

Une fois ce travail terminé sur les 3 pales:

• Scier les pales à 600mm pour supprimer la marge laissée au début en bout de pale à l'aide d'une scie japonaise.

• Scier la section définie par AB en pied de pale pour pouvoir emboîter les 3 pales à 120°.

Étape 6 - Hélice: Réalisation des supports d'assemblage

• Selon schéma, réaliser un disque et ses traçages/perçages dans un contreplaqué épaisseur 9mm. Le diamètre des cercles pour le positionnement des pré-perçage (pour vis 5mm) des vis sont fixés arbitrairement. 3 zones à 120° sont définies. Ce disque sert à l'assemblage de l'hélice coté extrados.

• Selon schéma, réaliser un triangle et ses traçages/perçages dans un contreplaqué de 9mm. Chaque pied de pale, face extrados posé sur le triangle, est représenté sur le triangle. Le tracé du cercle centrale permet de ne pas venir pré-percer sur cette zone qui va accueillir par la suite des tiges filetées. Les lignes parallèles aux cotés pour les pré-perçage (pour vis 5mm) sont définis arbitrairement. Ce triangle sert à l'assemblage de l'hélice coté intrados.

Étape 7 - Hélice: Assemblage

• Positionner les pales en hélice, face extrados visible, sur une face bien plane.

• Centrer le disque en contreplaqué, à l'aide d'un foret en guise de pion de centrage par exemple.

• A l'aide de 3 mètres et de 3 personnes, positionner le cercle de tel sorte que chaque bout de pale soit à équidistance du pion centreur. La référence en bout de pale est le bout de bord d'attaque.

• Une fois bien centré, maintenir le cercle en position et visser une seule vis par pale pour qu'elles puissent encore pivoter.

• Régler ensuite la distance entre chaque bout de pale à l'aide de 3 mètres.

• Maintenir en position puis visser toutes les vis.

• Visser le triangle sur la face intrados en prenant soin de placer le triangle du bon coté pour que les pré-perçages soient bien en face du pied de pale.

• Prolonger, à travers toute l'hélice, les 4 trous de 12mm présent sur le disque de contreplaqué. S'aider d'une équerre afin d'assurer des trous bien verticaux.

Remarque: pour aider à l’emboîtement de l’hélice sur le reste de l'éolienne, il est possible d'agrandir les trous de 12mm en 14mm sur l'épaisseur du triangle et des pales, sans toucher au diamètre 12mm du disque.

• A l'aide d'une scie cloche de 60mm de diamètre, éliminer un cylindre de 30mm de profondeur depuis la face extrados.

Étape 8 - Génératrice, stator: Préparation du berceau

• Se munir d'un disque en métal de diamètre 140mm et d'épaisseur 8mm

• Selon schéma, réaliser les perçages à 12mm.

Remarque: Pour un perçage précis, pointer le centre à l'aide d'un pointeau, pré-percer avec un foret de petit diamètre et ensuite à 12mm. Choisir une vitesse de rotation adaptée au matériau et au diamètre du foret. Bien lubrifier durant le perçage.

• Se munir d'un moyeu arrière de Golf, de Corsa, de Polo ou d'Ibiza, récupérable en casse automobile. Séparer la partie qui se fixe à la voiture (fusée) et la partie tournante (cloche) en prenant soin de mettre écrou et roulements à billes de coté.

• Centrer le socle de la fusée du moyeu sur le centre du berceau et reporter les trous du socle sur le berceau puis percer. Il est possible d'utiliser un patron du socle pour reporter les trous.