Le Miller Rotor a été inventé par un agriculteur à la retraite de Ballarat, M. Miller, je pense, au début des années soixante. Il avait noté la quantité de force qui pouvait être générée par une tôle de toiture même dans une brise modérée et se demandait pourquoi cela devrait être le cas. Son intérêt a été piqué davantage lorsqu’il a lu un livre sur le célèbre windjammer, le «Cutty Sark», et la quantité d’énergie éolienne que ses voiles produisaient…. un maximum théorique d’environ soixante mille chevaux dans un vent de trente nœuds. (Si le gréement pouvait tenir ensemble!) Il a calculé que pour être utile, le vent devrait impacter la palette à un angle pour une meilleure traduction du couple dans un système en rotation. Son résultat fut le Miller Rotor.
Il a expérimenté les dimensions et les formes des aubes et, étant un homme bien éduqué, il a décidé que les Grecs avaient probablement raison lorsqu’il a opté pour le « Golden Mean » ou le « Golden Ratio » de 1 : 1,618 pour les dimensions des aubes. D’autres expériences ont montré qu’il ne s’agissait pas d’une règle stricte et rapide et que de grandes variations du ratio ne faisaient que peu de différence jusqu’à ce que vous sortiez sauvagement de la norme du Golden Ratio. Un rapport de 2,5 : 1 fonctionnait toujours, mais mal dans toutes les conditions de vitesse du vent.
Une conception pratique utilise des tôles ondulées, les ondulations s’étendant verticalement. Chaque aube est composée de deux feuilles, chacune de 2,4 m de long par la « couverture » standard de 756 mm par feuille, pour donner une aube de 1 500 x 2 400 mm environ. Cette taille de machine ne doit être construite que par un mécanicien compétent. Il produit des quantités mortelles d’énergie, et s’il vole à plein régime, il endommagera gravement l’environnement et tuera potentiellement toute personne à portée des débris volants. Chaque ailette doit être correctement fixée à la barre transversale entre les ailettes et solidement fixée au centre de l’ailette. Vous devez utiliser, pour chaque ailette, trois pièces de contreventement horizontales de type « chapeau haut de forme » en haut, en bas et au centre. Les ondulations du fer de toiture soutiendront la girouette à la verticale.
La longueur de la barre transversale joignant les deux aubes détermine la vitesse du vent au démarrage. Plus la longueur de la barre transversale est proche, plus la dimension de l’aube est faible, plus la vitesse du vent nécessaire pour démarrer est faible, mais plus le couple est faible et plus la puissance est faible. Inversement, à mesure que la longueur de la barre transversale se rapproche de la dimension principale de l’aube, plus la vitesse du vent de « démarrage » requise est rapide, et meilleurs sont le couple et la puissance. Faites votre choix! Un bon compromis est de 71% de la dimension majeure. Les rotors Miller sont relativement vifs et démarreront à des vitesses de vent qui ne déplaceront même pas un moulin à vent normal, donc la barre transversale plus longue est préférée.
NE PAS INSTALLER LE ROTOR TERMINÉ SUR UN ARBRE POUR QU’IL PUISSE TOURNER SANS L’ENCHAÎNER !!
J’ai demandé à quelqu’un d’essayer cela et j’ai commencé à courir en le tenant dans ses mains pour voir s’il tournerait. Il l’a fait, bien sûr, et les forces gyroscopiques naturelles se sont affirmées et l’ont fait basculer dans la terre. Il n’a eu besoin que de treize points de suture là où le coin de la girouette a heurté sa tête !
CHAQUE ROTOR MILLER A BESOIN D’UN SYSTÈME DE FREINAGE ROBUSTE ET D’UNE CHAÎNE D’ARRIMAGE POUR ÉVITER TOUT MOUVEMENT PENDANT L’ENTRETIEN OU LE MONTAGE.
Le « bord d’attaque » de chaque aube est courbé à un angle d’environ quarante-cinq degrés pour permettre au rotor de « démarrer automatiquement ». Les rotors Miller fonctionneront sans cela, mais devront être mis en rotation jusqu’à la vitesse de fonctionnement par d’autres moyens, et, si la vitesse du vent chute momentanément, puis reprend, le rotor non plié s’arrêtera simplement. Plus facile de plier les bords.
Vous aurez besoin d’une forme d’engrenage pour pouvoir utiliser un alternateur. Il faut passer de 20 RPM à environ 2500 RPM. Cela se heurte à de nombreuses difficultés. Par exemple… Si vous utilisez des courroies trapézoïdales et plusieurs arbres et plusieurs poulies sur chaque arbre, vous perdrez 0,6 cheval-vapeur partout où une courroie trapézoïdale touche une poulie. Donc si vous avez une poulie triple et deux axes, vous perdez 6 x 0,6 = 3,6HP. Cependant, vous aurez besoin de bien plus que cela. Il existe des règles sur la taille de la grande poulie par rapport à la petite poulie. Vous devez obtenir un « gearing ratio » de 125 : 1 (2500/20= 125) mais vous êtes limité, en pratique, à des pas d’environ cinq ou sept contre un, donc 125/5 = 25, 125/7 = 18 C’est beaucoup trop d’arbres et de poulies pour être raisonnable. Une meilleure option est d’utiliser un ancien différentiel de bus Toyota Coaster qui a un rapport de 9,6 : 1. Cela vous amènera jusqu’à 20 x 9,6 = 192 tr/min… bien plus pratique ! Maintenant, vous n’avez besoin que d’une étape de 13 fois. Un arbre ‘lay’ avec une grande poulie sur l’arbre de queue du diff l’entraînant et une deuxième grande poulie sur l’arbre lay entraînera un alternateur de voiture ou de camion à environ vingt-cinq cents tr/min. La pleine puissance d’un bon alternateur de camion est d’environ quatre chevaux et vous avez encore trente à quarante chevaux de réserve, alors peut-être dix ou douze alternateurs ? Cela redevient idiot. Il y a bien mieux !
En supposant une puissance d’environ quarante-cinq chevaux et une vitesse de rotation de vingt tr/min, le meilleur moyen, le plus efficace mécaniquement, consiste à entraîner plusieurs pompes alternatives à partir d’un excentrique sur l’arbre vertical directement relié au rotor. Chaque pompe se compose d’un pneu à pli radial, avec quatre cercles de contreplaqué marin de 16 mm serrés par paires, de chaque côté de chaque talon de pneu et rendus étanches à l’air et à l’eau avec du mastic silicone. Deux simples clapets de pied en plastique (vannes unidirectionnelles) sont solidement collés dans les trous de la face arrière en contreplaqué. L’un permet à l’eau de pénétrer à l’intérieur de la « pompe à pneus », l’autre permet à l’eau de sortir. La face en contreplaqué « avant » a une tige de poussée couplée à son point central. Chaque « pompe à pneus » est solidement boulonnée, en position verticale, à un poteau ou à des poteaux verticaux, fixés verticalement dans le sol dans un large cercle autour de l’arbre d’entraînement du rotor central, la tige de poussée de chaque pompe se terminant sur un roulement excentrique sur le arbre de transmission.
Vous avez alors un cercle de cinq, sept, neuf ou onze « pompes à pneus » (toujours un nombre impair ou un nombre « premier ») autour de l’arbre d’entraînement dont l’entraînement excentrique pousse et tire alternativement sur chacune des tiges de poussée de la « pompe à pneus » lorsque l’arbre d’entraînement tourne, aspirant ainsi l’eau d’un petit réservoir de rétention (~ 1000 litres), puis la pompant vers un « plénum » ou un collecteur connecté à une conduite d’eau qui conduit l’eau vers une turbine à eau quelque part en haut de la colline, conduisant un grand alternateur pour la production d’électricité. Les eaux usées sont renvoyées par un deuxième tuyau vers le réservoir de rétention de l’éolienne par alimentation par gravité. Les eaux usées peuvent également dévier via une pièce d’eau du jardin avant de poursuivre leur voyage vers le réservoir de stockage du moulin à vent.
Pourquoi un nombre impair ou premier de pompes ? Parce que des nombres pairs de pompes peuvent permettre la mise en place de vibrations sympathiques, additives, harmoniques qui se renforcent mutuellement et peuvent détruire les machines et les pompes. Les harmoniques impaires se renforcent rarement et s’estompent tranquillement avant de devenir un problème. En fait, les harmoniques impaires se soustraient le plus souvent les unes des autres, alors que les harmoniques paires s’additionnent. Cette dernière phrase est une grossière simplification. Effectuez une analyse de Fourier formelle pour obtenir une image précise, mais, d’une manière générale, les nombres « premiers » de pompes fonctionneront mieux (c’est-à-dire 5, 7, 11, 13, 17, etc.). C’est pourquoi, de manière assez contre-intuitive, les moteurs 5 cylindres sont plus doux que les moteurs quatre cylindres et donnent également 25% de puissance en plus pour seulement 20% d’augmentation de complexité.
Quelques mots sur les tours des moulins à vent. Ne soyez pas tenté de vous procurer l’une des innombrables tours d’éoliennes en treillis disponibles dans les régions rurales, à moins que votre rotor de meunier ne soit très petit. Un rotor Miller de la taille de celui décrit précédemment, a froissé une tour de moulin à vent Southern Cross de 10 mètres la première nuit où il a été touché par un «vent de ravin». Ces vents sont courants dans les zones vallonnées et sont le résultat d’un mouvement d’air adiabatique local, atteignant 36+ mètres par seconde (130KPH) ou plus. Pour le rotor Miller ci-dessus, vous aurez besoin d’une tour constituée de trois ou quatre grandes « poutres en I » (300 x 150) en forme de tipi ou de trois ou quatre tubes en acier de 150 à 200 mm d’épaisseur de paroi de 8 à 9 mm enterrés au tiers de leur longueur dans le sol, dans le béton. Cela semble terminé, n’est-ce pas ? Mais, ce rotor Miller générera des forces latérales allant jusqu’à 80 tonnes dans des rafales de vent de 130 km/h, il doit donc être substantiel.
Les rotors Miller sont incroyables et peuvent coûter cher très rapidement. Cependant, ils sont très simples à construire et relativement bon marché, à l’exception de leurs tours. Ils se déplacent lentement et semblent assez visibles pour les oiseaux en vol, contrairement à beaucoup d’autres moulins à vent, mais ils sont soumis à des forces prodigieuses, en particulier dans un environnement vallonné. Procéder avec prudence!! Je ne prends aucune responsabilité pour ce que vos efforts font pour vous et les vôtres. Que ce soit sur votre tête !
J’ai omis une pièce essentielle du mécanisme, mais si la chose est signée par un ingénieur et construite par un mécanicien compétent ou un fabricant d’acier, alors l’élément manquant deviendra évident. Les rotors Miller sont stimulants et intéressants, mais très dangereux entre des mains inexpérimentées. La puissance du vent, associée à la nature impitoyable des mécanismes, en fait un breuvage mortel s’il est traité avec légèreté. À quel point cela peut-il être dur? Oubliez cette question. Celui que vous devriez demander est… « À quel point est-il mortel? » Si vous ne pouvez pas voir cela par vous-même, vous n’avez aucune raison d’essayer d’en construire un. Les petits modèles en bois de balsa et en carton peuvent être expérimentés en toute sécurité, mais dès que vous commencez à utiliser de la tôle, méfiez-vous !