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Crissement des freins de giration de nacelles d'éoliennes : éléments de compréhension et influence du matériau de friction

type de publication      thèse de doctorat
date de publication 20-12-2012
auteur(s) Mortelette Loïc
jury P. Dufrenoy, Y. esplanques, J.F. Brunel, M. Ichchou, F. Robbe-Valloire, P. Correvits, O. Martin, A. Beauvais
école Université Lille 1
  
résumé Afin de produire de l’électricité, une éolienne doit s’orienter de manière à être face au vent. Cette rotation est assurée par un système de giration placé entre le mât et la nacelle appelé « yaw ». Afin de contrôler la rotation de la nacelle et de ne pas la laisser complètement libre, l’éolienne est équippée d’un disque de frein horizontal du diamètre du mat et solidaire à celui-ci et de plusieurs freins hydrauliques solidaires de la nacelle. C’est lors de la phase de yawing que peut apparaître le phénomène de « crissement » à cause du contact frottant entre les garnitures des freins et le disque.
Dans un objectif de réduction voire de suppression du bruit, une démarche scientifique de compréhension du phénomène comprenant un volet structure et un volet matériau a été mise en place, aucune étude sur le sujet n’ayant jamais été réalisée dans le domaine éolien. L’objectif a été d’apporter des éléments de compréhension en ce qui concerne les phénomènes mis en jeu lors des occurrences de bruit, en particulier sur les conditions favorables à son déclenchement et d’investiguer le rôle du matériau de friction. Les garnitures de freins étant des éléments remplaçables, il est naturel de rechercher des solutions d’atténuation sonore à leur niveau.
La première étape de l’étude a consisté en une caractérisation du problème en conditions réelles sur éolienne. Les données collectées complétées par une étude bibliographique élargie ont permis de définir une stratégie d’étude : de manière globale, cette recherche est basée à la fois sur une approche expérimentale et sur une approche numérique. L’accent est mis sur l’influence du matériau de friction : plusieurs matériaux ont été investigués dont l’un correspond à une « amélioration » d’une formulation industrielle initialement relativement « bruyante ». Ces matériaux sont également décrits et caractérisés en termes de propriétés mécaniques et les surfaces frottées des garnitures ont été observées après essai. Au final, cette étude a permis de maitriser et d’identifier certains paramètres influents tels que le rôle des garnitures, amenant de nombreux éléments de compréhension des phénomènes mis en jeu afin d’appréhender des voies d’amélioration pour la réduction du bruit.
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