Brevet FR2378957A1 — publié le 19780825

La présente invention se rapporte d'une manière générale à l'aménagement d'une usine hydroélectrique en rivière, et concerne plus particulièrement une structure flottante du type barge ou analogue équipée d'une telle usine. L'invention s'applique également à l'aménagement d'une usine hydroélectrique en mer, dite usine marémotrice. Les dispositions ci-après concernent plus particulièrement une usine en rivière, mais sont également applicables à une usine en mer sous réserve de différence portant sur les dimensions de la structure flottante ou sur les dispositions des cnnduits et leur fermeture. On sait que la réalisation d'une centrale hydroélectrique en rivière exige des travaux de génie civil fort importants. Il faut en effet mettre à sec une portion du lit dela rivière ou du fleuve au moyen de barrages provisoires, ou bâtardeaux, à l'abri desquels on exécute les fouilles et les fondations nécessaires pour la construction de l'ensemble usine hydroélectrique-barrage en béton armé. Bien entendu, cet ensemble comprendra notamment un ou plusieurs groupes formant turbo-alternateurs agencés dans une conduite d'aspiration-refoulement en béton coulé sur place et reliant la partie amont et la partie aval de l'usine-barrage. On crée une dénivellation généralement de plusieurs mètres entre l'amont et l'aval de façon à réaliser une source d'énergie hydraulique destinée à alimenter les groupes turbo-alternateurs. La construction d'une usine hydroélectrique suivant les principes généraux ci-dessus exige évidemment des travaux préparatoires considérables et par conséquent des dépenses élevées. Il faut ajouter aussi que les détails de cnnstruction demeurent importants et ce, d'autant plus que les crues du fleuve ou de la rivière peuvent retarder la construction de plusieurs semaines. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant une structure flottante équipée d'une usine hydroélectrique, ce qui réduit d'une façon considérable les travaux de génie civil nécessaires pour la construction d'une usine-barrage classique. Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une usine hydroélectrique, caractérisé en ce qu'il consiste à construire une structure flottante du type barge ou analogue apte à recevoir tous les éléments constituant ladite usine, à acheminer cette structure par flottaison jusqu'au site choisi, et à la faire échouer pour qu'elle fasse office barrage apte à produire une force motrice. Suivant une autre caractéristique du procédé de l'invention on ouvre les extrémités avant et arrière de ladite structure après échouage pour assurer l'écoulement forcé de l'eau à travers celle-ci. Il faut encore noter que, selon l'invention, l'immersion et l'échouage de la structure flottante sont obtenus par ballastage, ce après quoi la structure peut être éventuellement ancrée au sol. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on incorpore les divers éléments de l'usine hydroélectrique à la structure flottante lors de la cnnstruction de celle-ci ou bien lorsqu'elle est parvenue sur le site choisi. Dans le premier cas, l'usine est en quelque sorte préfabriquée puisqu'elle est construite dans un site industrialisé, par exemple un chantier naval. Bien entendu, la conception et le tonnage de la structure flottante avec l'usine hydroélectrique y incorporée seront ajustés de manière à lui assurer une flottabilité et une stabilité convenables pour permettre un remorquage en haute mer et une remontée de fleuve ou de rivière. C' est dire notamment que le tirant d'eau de la structure flottante sera ainsi calculé qu'elle pourra naviguer dans le fleuve considéré. De même, la largeur de la structure flottante sera limitée à celle des écluses existant éventuellement eival du site. Néanmoins, l'usine pourra être incorporée à la structure flottante lorsque celle-ci sera parvenue sur le site choisi. Ceci peut être avantageux dans certains cas, par exemple pour des raisons de flottabilité, de passage en rivière, ou bien plus simplement parce qu'il y a des impératifs de construction, donc de délais, liés à la fabrication généralement très longue des équipements électro-mécaniques. L'invention vise également une structure flottante du type barge ou analogue équipée d'une usine hydroélectrique aménagée selon le procédé repondant aux caractéristiques susmentionnées, laquelle structure est caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un groupe bulbe formant turbo-alternateur agencé dans l'axe d'un conduit à paroi métallique s'étendant d'une extrémité à l'autre de ladite structure. On comprend donc que ce conduit se substitue avantageusement au canal circulaire qu'il faudrait coffrer et couler sur place, dans la solution de génie civil classique. Suivant-une autre caractéristique de la structure flottante selon l'invention, le conduit précité est légèrement incurvé dans le sens vertical à la partie amont de ladite structure. Suivant une autre caractéristique ,l'Ie ou les deux extrémités du conduit précité sont munies de moyens d'obturation, tels que vannes ou analogues. Il est à noter que les vannes précitées sont constituées par des panneaux, plaques ou analogues amovibles constituant au moins en partie l'extrémité amont et l'extrémité aval de la!structure flottante. Selon encore une autre caractéristique, la structure flottante de l'invention comprend des moyens et/ou compartiments aptes à recevoir les éléments usuels d'une usine hydroélectrique, ainsi que des éléments accessoires tels que par exemple grue ou pont roulant. La structure flottante selon l'invention comprend encore des espaces ou compartiments, au moins dans la partie de fond de ladite structure, destinés à recevoir un matériau de ballastage, tel que par exemple de l'eau. et/ou du béton. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure I est une vue extérieure, en élévation, d'une structure flottante selon l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe de ladite structure faite suivant la ligne fl-Il de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe de la structure flottante, faite suivant la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe faite suivant la ligne IV-IV de la figure 1; et - la figure 5 est une vue en coupe faite suivant la ligne V-V de la figure 2 et montrant, cn FDsitkndaee etTebxvMl la structure flottante de l'invention à laquelle sont incorporés quelques éléments ou pièces de l'usine hydroélectrique. Suivant l'exemple de réalisation représenté, et en se reportant notamment aux figures 3 et 5, une structure flottante conforme à l'invention se présente sous la forme d'une barge ou analogue 1, et est conçue pour recevoir toutes les pièces mécaniques et électriques nécessaires pour la réalisation d'une usine hydroélectrique. C'est ainsi qu'on a montré en 2 un groupe bulbe formant turbo-alternateur disposé dans un conduit 3 s'étendant depuis l'avant 5 jusqu'à l'arrière 4 de la structure flottante. La barge 1 peut bien sflr comprendre plusieurs groupes tels que 2, par exemple deux groupes suivant 1 'exemple de réalisation représenté, et dont on a matérialisé les emplacements par des repères 6 sur la figure 2. Comme on l'a montré en 3a sur les figures 3 et 5, le conduit 3 est légèrement incurvé vers le haut au niveau de la partie avant 5 de la barge 1 qui, comme on ltexpliquera ultérieurement, doit se situer du côté amont de la rivière ou du fleuve lorsque ladite barge est échouée pour faire oI!1ce de barrage et d'usine hydroélectrique. La paroi 7 du conduit 3 est une paroi métallique, comprenant par exemple un gainage en tôle d'acier et faisant en quelque sorte partie intégrante de la structure de la barge 1. Conformément à l'invention, les extrémités amont 5 et aval 4 de la barge ?,correspondant respectivement aux deux extrémités du conduit 3, sont munies de moyens 8 formant vannes d'obturation. Suivant le mode de réalisation représenté > ces vannes sont tout simplement constituées par des panneaux ou plaques amovibles 8a constituant au moins en partie l'extrémité avant et l'extrémité arrière de la barge 1, comme on le voit bien sur la figure 3. La barge 1 est ainsi conçue'ele est apte à recevoir tous les moyens usuels et nécessaires pour la réalisation d'une usine hydroélectrique, par exemple des turbines 2 comme décrit précédemment. Tous ces moyens n'ont pas été représentés sur les figures, car ils ne font pas partie de la présente invention. On dira seulement que la barge 1 selon l'invention comprend un certain nombre de compartiments tels que 9 susceptibles de recevoir ces divers moyens. La barge 1 peut également être équipée d'éléments accessoires tels qu'une grue 10 ou un pont roulant 11, comme on l'a montré schématiquement sur la figure 5. Enfin, la barge 1 comporte également d'autres espaces ou compartiments, tels que le compartiment 12 ménagé au fond de la barge pour recevoir un matériau de ballastage qui peut être de l'eau et/ou du béton, afin de provoquer l'échouage de ladite barge pour lui faire jouer le rôle de barrage et d'usine hydroélectrique comme il sera expliqué ci-aprèsO La barge 1 est remorquée jusqu'au site choisi sur une rivière ou un fleuve Comme expliqué précédemment, la barge contient déåà les divers éléments électro-mécaniques constituant l'usine hydroélectrique, ou bien ces éléments sont montés sur la barge arrivée sur le site.On procède alors à 1 'échouage de la barge 1 en la ballastant avec par exemple de l'eau et/ou du béton maigre coulé dans les compartiments de la barge réservés à cet effet. Il est à noter qu'on peut préparer préalablement le sol de façon à procurer une bonne assise à la barge que l'on peut ancrer dans ledit sol si cela est nécessaire. Les panneaux amovibles 8a formant vanne prévus à la partie avant 5 et arrière 4 de la barge 1 ont été enlevés pour que l'eau du fleuve ou de la rivière puisse s'engouffrer dans le conduit 3 comme matérialisé par des flèches 13 sur la figure 5. Bien entendu, l'avant 5 de la barge 1 est orienté du côté amont, tandis que l'arrière 4 se trouve côté aval.Par sa masse propre, la structure ainsi échouée fera office de barrage et remplira les mêmes fonctions de résistance à la poussée de l'eau et au basculement qu'un ouvrage de génie civil classique. On a donc réalisé suivant l'invention une structure formant barrage et usine hydroélectrique, et pouvant être amenée facilement en un emplacement choisi sur un fleuve, laquelle structure peut être installée moyennant un génie civil considérablement réduit par rapport au génie civil de la solution classique. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple0 En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVEND ICATI ON S 1. Procédé d'aménagement d'une usine hydroélectrique, caractérisé en ce qu 'il consiste à construire une structure flottante du type barge ou analogue apte à recevoir tous les éléments constituant ladite usine, à acheminer cette structure par flottaison jusqu'au site choisi et à la faire échouer pour qu'elle fasse ainsi office de barrage apte à produire une force motrice. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on ouvre les extrémités avant et arrière de ladite structure après échouage pour assurer l'écoulement forcé de l'eau à travers celle-ci. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on réalise l'immersion et l'échouage de la structure flottante par ballastage ou lestage, et on ancre au sol éventuellement ladite structure. 4. Procédé suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on incorpore les divers éléments de l'usine hydroélectrique à la structure flottante lors de la construction de celle-ci ou bien lorsqu'elle est parvenue sur le site choisi. 5. Structure flottante du type barge, chaland ou analogue équipée d'une usine hydroélectrique aménagée par le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un groupe turbo-générateur notamment turbo-alternateur , par exemple du type bulbe agencé dans l'axe d 'un conduit à paroi de préférence métallique s'étendant d'une extrémité à l'autre de ladite structure. 6. Structure flottante selon la revendication 5, caractérisée en ce que le conduit précité est légèrement incurvé dans le sens vertical, à la partie amont de la structure. 7. Structure flottante selon la revendication 5 ou 6, caractérisée ai ce spi l'une oules inc extremites du conduit précité i munies de moyens d'obturation, tels que vannes ou analogues. 8. Structure flottante selon la revendication 7, caractérisée en ce que les organes obturateurs des vannes précitées sont constitués par des panneaux ou plaques amovibles constituant au moins en partie l'extrémité amont et l'extrémité aval de ladite structure. 9. Structure flottante selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens et/ou compartiments aptes à recevoir les composants usuels d'une usine hydroélectrique, ainsi que des accessoires tels que des moyens de manutention et de levage. 10. Structure flottante selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des espaces ou compartiments, au moins à la partie basse de ladite structure, susceptibles de recevoir un matériau de ballastage et/ou de lestage, tel que par exemple de l'eau et/ou du béton.