Réalisation H&L : Partie "technique" d'une animation artistique

GIrouette Eole

Eole tourne …

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Ni une structure classique du génie civil, ni une construction mécanique ou aéronautique ou marine, mais une optimisation délicate et subtile des contraintes imposées par ces domaines....

Animation artistique, Eole est l’œuvre de la sculpteur Clélia Bettua ; toute la partie " ingénierie " est le travail de J.A. Hertig, passionné tant par la mécanique, que par les vents et la marine.

Eole a remporté le premier prix d’idées organisé en 1991 par la Ville de Lausanne dans le cadre du réaménagement de la place de la Navigation à Lausanne. Installée depuis 1995, elle tourne par tous les vents. Eole se compose de plusieurs éléments : une girouette de 20 mètres de diamètre en forme de demi-cercle, posée sur la digue du port, indique la direction du vent et 4 monolithes disposés sur le quai à 150 m de la girouette portent le nom des principaux vents soufflant à Ouchy.

Quelques éléments de l’histoire " technique " d’Eole…

Pour qu’Eole se concrétise et fonctionne, les contraintes suivantes ont dû être prises en compte :

  • travailler avec la forme en demi-cercle de la pale, forme qui est aérodynamiquement mal connue ;
  • trouver un profil de pale stable en direction, n’oscillant pas par vent régulier et une structure suffisamment solide pour résister aux vents extrêmes, même si la girouette est bloquée ;
  • maîtriser les interactions aérolastiques entre le vent et la structure de la pale mince, les particularités d’un mât haubané et la construction mécanique de précision de l’axe de rotation.
schéma Une première série d’essais en soufflerie à l’EPFL avec 3 maquettes a été conduite pour déterminer la forme optimale du profil de la pale. C’est finalement le profil en aile inversé qui a été retenu (grande sensibilité et faible résistance aérodynamique).

schéma

Plusieurs variantes de mécanique à axe de rotation ont été analysées pour la conception du système de rotation : c’est finalement le concept " pale et mât solidaires " tournant autour d’un axe situé dans la partie inférieure du mât qui a été retenu.

schéma

 

Pour le dimensionnement et le haubanage, la principale charge à prendre en considération est celle induite par le vent. Suite à un premier test de dimensionnement et aux essais en soufflerie, la solution retenue consiste à haubaner le mât avec 2 haubans et bas-haubans, accompagné d’un hauban liant le bec inférieur à la tête du mât.

Le prédimensionnement et la conception de l’ensemble ont montré les fortes charges auxquelles serait soumise la girouette. Il était, à ce stade de l’étude, indispensable d’effectuer de nouveaux essais dynamiques en soufflerie pour contrôler :

  • le comportement dynamique en direction de la girouette en tenant compte des mesures et de la rigidité de la pale;
  • le comportement aéroélastique de l’ensemble afin de s’assurer qu’aucune instabilité aérodynamique ne pouvait apparaître;
  • de déterminer les charges dynamiques dues au vent sur le mât et la pale en fonction de la direction relative du vent.

Ces essais ont montré un comportement en rotation exceptionnellement bon et aucune instabilité aéroélastique n’a été détectée.

Conclusions

C’est par la rencontre et la synergie d’un groupe constitué par l’artiste, l’ingénieur, les constructeurs et la Commune de Lausanne, que la girouette Eole a pu être réalisée. Les difficultés aérodynamiques ont été maîtrisées grâce aux essais en soufflerie qui ont permis de définir la forme optimale du profil de la pale ainsi que les charges exercées par le vent. Enfin, la simplification des formes et des concepts de liaison effectuée grâce au concours de l’artiste, a permis une " épuration ", un dépouillement de l’allure générale.

 

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Dernière mise à jour : 20.02.2014
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