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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.
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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). |
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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. |
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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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