Comment sont faites les ailes des moulins � vents ?

lundi 1er février 2010
par Webmaster
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Les ailes d'un moulin à vent

Ce qui fait souvent l'attrait d'un moulin à vent , pour les petits comme pour les grands, ce sont ces ailes en mouvement. Car dans les paysages ruraux , elles rompaient la monotonie de l'immobile. Certes, une tour isolée sur une colline, à flanc de coteaux, dans les plaines immenses du plat pays flatte le décor de nos campagnes, mais cette machinerie en fonctionnement détourne notre regard et nous incite à mettre notre nez de plus près. Il faut ensuite rentrer dans son intimité pour en savoir plus sur les rouages de cette mécanique.

Le moulin puise donc sa force dans le zéphyr. Il y déploie et plonge ses ramures dans cet élément invisible mais puissant.
De ces géants ailés, il reste visible aujourd'hui trois types de volée

- Des vergues dont la toiles est enroulée autour ( Grèce, Portugal )
- Des vergues munie de lattes pour maintenir la toile avec ou sans cottrets ( France, Hollande )
- Des vergues munies de planchettes articulées. Système Berton

Ce dernier système, le plus récent, a pour avantage de commander la portance de l'aile au vent depuis l'intérieur du moulin. Il est inutile d'immobiliser le moulin pour chacune des ailes, de monter sur les lattes pour entoiler ou désentoiler et ce part fort vent.

Système à vergues enroulées.

En Grèce, le système diffère légèrement. Ce n'est pas l'écart entre les vergues avant et arrière qui donne le pas mais simplement la longueur de la corde qui attache l'extrémité arrière de l'aile.

Le vent en s'engouffrant, repousse l'arrière de la toile et donne le pas. De ce fait chaque vergue possède une toile. Elles peuvent varier de 8 à 12 contre 4 traditionnellement.

En Crète, ce système est toujours utilisé sur les éoliennes qui servent à pomper l'eau pour irriguer les cultures sur la plateau de Lassithi.

Ce système requière au minimum 8 perches ou vergues. Les quatre lesplus éloignées du corps du moulin possèdent la toile lorsqu' elle est enroulée. Elles servent de bords d'attaque lorsque les ailes sont déployées.

Les 4 plus proches du moulin donne le pas de l'hélice car l'extrémité triangulaire (bord de fuite) de la voile y est attachée.

Les 8 vergues sont maintenues entre elles par des câbles afin de tendre la voilure et d'augmenter la résistance de l'ensemble face au vent.

De plus chaque vergue est aussi reliée à l'extrémité de l'arbre principal toujours pour en augmenter la résistance face au vent, car contrairement aux autres moulins, celles ci sont généralement fines.

Ailes repliées

Ailes dépliées au maximum
pour vent faible

Les Ailes à barreaux
Les barreaux permettent de maintenir la toile à plat. Il y a une ou deux toiles par aile. Vue de face, la toile peut passer alternativement devant puis derrière chaque barreau ou bien être totalement devant. Les cotrets ou coterets permettent de rigidifier l'aile dans les pays de grands vents ou sur les grandes volées comme sur les moulins de Beauce ou dans le nord et en Belgique .
On trouve plutôt les ailes en arêtes de poisson (sans cotrets) en Bretagne et en Vendée. Quelques exemples sont aussi présents en aquitaine. L'implantation des barreaux peut être symétrique, le type le plus répandu, ou alternée (moulin de Cleden Cap Sizun).
En temps normal, lorsque le moulin est à l'arrêt, les toiles sont simplement tirebouchonnées afin qu'elles ne portent plus au vent. Ces barreaux servent d'échelle lorsque le meunier doit changer de toiles et donc monter les décrocher au niveau de l'arbre de couche.

Les vergues en bois peuvent être d'une seule pièce, reliée directement à l'arbre, ou bien fixées à l'aide de frettes à un moignon solidaire de l'arbre. Cette dernière solution permet d'obtenir de plus grandes envergures et de changer plus facilement une partie endommagée par une tempête ou un orage. La partie terminale s'appelle le scion, comme sur une canne à pêche. Le scion, peut être soit dans le prolongement du moignon, soit accolé à celui ci. Dans tous les cas, des frètes solidifient l'assemblage.
Dans le cas, d'une vergue reliée directement à l'arbre, certains moulins étaient équipés de renforts au niveau de l'arbre comme le montre la figure en N&B plus bas à droite (moulin de Cabriès, moulin de Montfuron).

En Espagne, les vergues sont plus fines. Par contre, elles sont renforcées à l'arrière par des tronçons plus courts qui agissent comme des lames de ressorts de suspension. Rigide au niveau de l'arbre, plus souple vers les extrémités. Les barreaux sont maintenus par une latte de chaque côté de la vergue en plus des cotrets.

En Lauragais, les ailes de quelques moulins sont équipés de longerons supplémentaires proche de l'arbre de couche. On peut voir ce type d'aile sur les anciennes photos du moulin de Villasavary (rénovées différemment depuis) ou sur un des moulins Laffon du Mas Ste Puelles. Les meuniers équipaient cette partie peu accessible de toiles plus étroites et les laissaient toujours en place.

Aile à vergue rapportée, enture simple.
Barreaux en arêtes de poisson.

Arêtes de poisson symétriques et alternées

Renforts d'ailes

Aile à vergue rapportée, enture en trait de Jupiter ( moulin de Nailloux).

Aile à vergue accolée

Volée à barreaux avec cotrets et renforts

Lames de ressort
( Espagne )

Moulin de Cugarel - Ailes à toiles multiples

Type d'aile rencontré en Lauragais

De construction plus récente, une variante d'aile existe en Belgique et en Hollande. Elle est asymétrique avec un pas constant tout au long du rayon de l'aile comme sur une hélice d'avion. Le bord d'attaque, en bois ou en métal, très proche de la vergue, est porteur au vent. Il permet de faire tourner l'aile à basse vitesse lorsque celle ci n'est pas toilée. Ce type d'aile est appelé : Aile Flamande, car elles sont pour la plupart rencontrées autour du plat pays.
La mature est constituée de 4 pièces métalliques rivetées entre elles. Afin d'obtenir la longueur voulue, les tronçons sont liés entre eux à l'aide de plaques de renfort. Les barreaux sont maintenus dans des fourreaux traversant le caisson riveté. Les fourreaux sont des tubes de section carré, refendus aux 4 coins de chaque extrémité. Le fourreau est maintenu en place en rabattant les lèvres ainsi crées le long des parois du caisson de mature.
Pour les versions modernes, le caisson est formé de deux demi coquilles soudées ensemble. Les fourreaux des barreaux restent de fabrication identique.
Le bord d'attaque, formé généralement d'une planche inclinée, est fixé sur le dépassant des barreaux à l'aide d'une cale en bois de forme triangulaire. Ces barreaux servant au maintient du bord d'attaque sont au nombre de un pour quatre environ.
Sur les moulins Hollandais, le bord d'attaque est parfois profilé en demi parabole. Il est réalisé en bois ou en métal. Le dernier tronçon à l'extrémité de chaque aile , le sky scrapper (gratte ciel) peut être ajouté ou retiré suivant la puissance requise.
...

Moulin à ailes
asymétriques
ou ailes flamandes.

Crochets de fixations
des toiles

Détail d'une aile
flamande

Coupe d'une mature métallique
d'aile flamande

Fourreau de barreau
pour une aile flamande...

Jonction entre deux caissons

Les ailes Decker sont des ailes dont les vergues sont carénées à l'aide d'une feuille de métal (un tiers avant) pour lui donner un profil porteur. L'extrados arrière pouvant être toilé ou non.
Un exemple d'aile Decker est le moulin de la Marquise à Moulbaix (Belgique)

Comme pour les bateaux, les toiles des ailes pouvaient être en lin, coton ou chanvre, suivant la région d'implantation du moulin. Elles pouvaient être tannées, ce qui leur donne une couleur variant du rouge au marron. Ce tannage avait pour but de rendre imputrescible et imperméable la toile. Ce tannage, à base de cachou, ou d'écorces de chêne, d'huile de lin et d'eau, est appliqué, toile au sol à l'aide d'un balai brosse, sur les deux faces.
La fixation de la toile dépend aussi de la région. Sur les ailes traditionnelles, la voile dispose en général de cordelettes disposées à ses extrémités.

Les voiles flamandes sont bordées d'une corde. Au sommet, elles sont fixées par deux oeillets à chaque coins. Côté mat, des passants en cordelettes sont disposés régulièrement, pour venir se fixer aux crochets de la vergue. Côté bord de fuite, 3 cordages descendant jusqu'au sol permettent de tendre la voile sur les dépassants des barreaux. Enfin en bas, des cordelettes à chaque angles sont prévues.
Une fois la toile déroulée et fixée aux crochets de la vergue, attachée à chaque angle sur le barreau du bas, le meunier tend les 3 bouts puis les rabat sur l'intrados de l'aile pour venir les attacher sur un des barreaux à sa hauteur.

Forme des toiles

Ailes entoilées

Dernière innovation avant la chute de ces géants, le système Berton permet de faire varier la portance des ailes aux vents sans risquer sa vie. Les toiles sont remplacées par des planchettes articulées autour d'un mécanisme commandé depuis l'intérieur du moulin. Le meunier n'a plu à entoiler ou désentoiler chaque aile, depuis l'extérieur de son moulin. Pour chaque aile, il fallait faire tourner la voilure d'un quart de tour , serrer le frein, sortir pour effectuer l'opération. Avec ce nouveau système, les 4 ailes sont ajustées en une seule opération.
Un axe métallique sort de l'arbre à son extrémité et entraîne une couronne dentée. Celle ci fait pivoter des bras sur les vergues, les vérons, via un ensemble de biellettes. Les planchettes sont solidaires de ces bras par un ensemble d'épingles libre en rotation sur les vérons.
Lorsque les vérons sont parallèles aux vergues, les planchettes sont les une sur les autres et n'offrent aucune portance au vent.
Lorsque les vérons sont perpendiculaires aux vergues, les planchettes sont déployées les unes à côtés des autres et forment l'aile comme un entoilage.