Brevet FR2373910A1 — publié le 19780707

L'invention concerne une centrale électrique et, notamment, une centrale électrique utilisant l'énergie hydraulique des vagues et des marées pour produire de l'énergie mé caïque qui est ensuite transformée en énergie électrique. On sait depuis longtemps produire de l'énergie électrique à l'aide de turbines entraînées par eau ou vapeur d'eau. Cependant, l'installation de turbines entratnées par l'eau n'est possible que dans très peu de zones, car elle nécessite la construction d'un barrage pour obtenir une certaine hauteur d'eau et, par conséquent, pour établir une différence de pression permettant à l'eau de passer sur la turbine et de ltentralner. En variante, il est possible d'utiliser une chute d'eau verticale importante, entre un lieu de retenue et un lieu de décharge, afin que l'eau tombant ait une énergie suffisante pour entraîner la turbine. En ce qui concerne les turbines à vapeur d'eau, elles sont dans la plupart des cas alimentées en vapeur provenant du brûlage de combustibles, tels que le charbon, le gaz, l'huile, etc. De plus, l'énergie atomique a été récemment utilisée pour produire de la vapeur surchauffée. Cependant, le brûlage de combustibles fossiles nécessite la mise en oeuvre d'équipements de lutte contre la pollution. Ces équipements sont coûteux à l'achat et à l'en- tretien, et ils utilisent une certaine partie du rendement de la centrale. Les centrales atomiques doivent consommer d'énormes quantités d'eau de refroidissement et les critères de pollution sont tels que l'eau, après avoir été chauffée en passant dans la centrale, doit tre refroidie à sa température initiale avant de pouvoir être rejetée dans ltenvironne- ment. Un tel procédé est d'une mise en oeuvre difficile, longue et très coûteuse. Aussi, les centrales atomiques sont à présent plus ou moins abandonnées jusqu'a ce que ces problèmes de refroidissement soient résolus. Par conséquent, toutes les sources actuellement connues eut disponibles pour la production d'énergie électrique présentent des défauts et des inconvénients. Cependant, il est nécessaire de les utiliser, car il est connu que la production d'énergie électrique et la capacité des moyens de production doivent être augmentées chaque année du fait de l'accroissement constant de la population mondiale. L'invention concerne une centrale électrique éliminant les défauts et les inconvénients des centrales antérieures et, notamment, ne produisant aucune pollution. La centrale selon l'invention utilise l'énergie hydraulique des vagues et des marées d'une masse d'eau pour produire de l'énergie mécanique qui permet d'entrainer une turbine hydraulique qui, elle-même, entraîne un générateur d'énergie électrique, Ainsi, la centrale selon l'invention ne produit aucune pollution, car il n'est pas necessaire dtutiliser des combustibles fossiles, de l'énergie atomique ou toute autre forme d'éner gie. L'invention concerne donc une centrale électrique utilisant l'énergie des vagues et des marées, c'est-à-dire une central marémotrice permettant de produire de l'énergie électrique sans pollution et en utilisant une source d'énergie libre. L'invention sera déerite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en plan de la centrale selon l'invention la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure i la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1 ; et la figure 4 est une élévation, avec coupe partielle, d'un vérin hydraulique classique et de son circuit de commande, mis en oeuvre dans la centrale selon l'invention et relié par des conduits et des vannes convenables 'a la turbine hydraulique et a' la centrale selon l'invention. Les figures représentent une forme avantageuse de la centrale marémotrice 10 de production d'énergie électri que selon l'invention. Elle comprend un bassin 11 qui communique avec une masse d'eau, par exemple la mer 12, par un chenal 13 dans lequel une vanne 14 à commande électrique est montée, entre la masse d'eau 12 et la centrale 10. -Le bassin se présente sous la forme d'un évidement rectangulaire allongé comprenant un fond 21, des surfaces latérales opposées 22 et 23, une surface arrière 24 et une surface avant ouverte par laquelle il communique avec le chenal 13 de manière que l'eau 25 puisse s'écouler librement dans ce bassin 26. Le chenal 13 étant relié à la masse d'eau 12, le niveau de l'eau de ce chenal varie constamment avec le niveau de l'eau de la masse 12, de manière que le niveau de l'eau 25 du bassin 26 s'élève et s'abaisse constamment avec les marées et avec le mouvement des vagues à l'intérieur de ce bassin. Une chambre 30, se présentant sous la forme d'un caisson rectangulaire et allongé délimité par une surface in fie'rieur 31, des surfaces extrêmes opposées 32 et 33, des surfaces latérales opposées 34 et 35 et une surface supérieure et plane 36, flotte sur 1' eau 25 du bassin 26. La chambre flottante 30 monte et descend verticalement avec le niveaude liteau 25 du bassin 26. Des ensembles identiques et opposés 40 à levier latéral et piston, représentés en dé-tail sur les figures 3 et 4, sont montés transversalement sur la surface supérieure 36 de la chambre flottante 30 et espacés sur la longueur de cette surface. La figure 3 représente deux ensembles à levier et piston, alors que la figure 4 représente en détail un seul ensemble. Comme repr-ésenté sur la figure 3, plusieurs rangées longitudinales de bagues 41, ouvertes à leurs extrémités, de forme à peu près rectangulaire et alignées latéralement, sont fixées sur la surface supérieure 30 de la chambre flottante 30. Ces bagues sont divisées en paires associées dans chacune desquelles coulisse latéralement par rapport à la chambre une barre 42, de section rectangulaire, dont l'extrémité extérieure 43 est reliée par un axe 44 de pivotement à l'extrémité voisine d'un levicr 45qui la prolonge longitudinalement vers l'extérieur et qui présente une extrémité extérieure 46. Un pivot fixe 47, situé à une certaine distance des parois latérales 22 et 23 du bassin, porte un axe 48 sur lequel pivote le levier 45 en un point situé en retrait de son extrémité extérieure 46.Comme représenté sur la figure 3, lorsque la chambre flottante 30 monte et descend verticalement, les barres 42 se déplacent latéralement vers l'inté rieur et vers ltextërieur de de cette chambre et, par l'interné diaire de leur articulation 44 avec les leviers 45, font pivoter ces derniers autour des axes 48 et, par çonséquent, font basculer les extrémités extérieures 46 de ces leviers par rapport aux axes 48. Un secteur denté 51 est fixé suivant son axe diamétral à l'extrémité 46 de chaque levier et présente, à son bord extérieur courbe, une crémaillère ou une rangée continue de dents 52. Deux supports parallèles, verticaux et espacés 55 sont montés de manière à chevaucher le secteur denté 51 et sont disposés à l'extérieur des dents 52 de ce dernier. Un premier pignon 56 tourne entre ces supports et engrène avec un deuxième pignon 57 dont le diamètre est très supérieur à celui du premier. Les dents 52 du secteur 51 engrènent avec le pignon 56 de manière que,- comme représenté sur la figure 4, le secteur 51 et les pignons 56 et 57 constituent un engrenage par lequel un léger pivotement du secteur 51 provoque une rotation très importante du pignon 57 et, par conséquent, multiplie le mouvement du secteur denté, comme décrit ci-après. Des galets 57, 58 et 59 de guidage, alignés et espacés verticalement, tournent entre les supports 55. Deux pignons dentés 61 et 62, espaces et alignés verticalement, tournent entre les supports 55, intérieurement par rapport aux galets 57 à 59 de guidage. Le tronçon extrême supérieur 65 d'une tige 66 de piston passe entre les galets 57-59 et les pignons 61 et 62. Cette tige 66 comporte également un tron çon extrême iniérieur 67. Le tronçon extrême supérieur pré sente une surface arrière verticale plane 68, guidée par les galets 57-59 et une crémaillère longitudinale 69, opposée à la surface plane 68 et dimensionnée de manière à engrener avec les dents des pignons 61 et 62 qui la guident. Cette crémaillère engrène également avec le pignon 57. Le tronçon extreme inférieur 67 de la tige 66 du piston se présente sous la forme d'un cylindre allongé qui se loge télescopiquement dans l'extrémité supérieure 71 d'un cylindre hydraulique 72 dont llextrémité inférieure 73 et une paroi latérale eylindrique 74 délimitent une chambre 75 remplie de fluide hydraulique et renfermant le piston 76 fixé concentriquement à l'extrémité inférieure du tronçon extrême 67. Une soupape 81 est montée à proximite de l'extrémité su périeure 71 du cylindre 72,et une soupape 83 est montée à proximité de son extrémité inférieure 73. Ces deux soupapes 81 et 82 peuvent communiquer avec la chambre 75. Les soupapes 81 et 82 sont reliées par des conduits 83-89 de longueur convenable à une turbine 90 entraînée par énergie hydraulique et reliée par un arbre 92 à un générateur 93 qui produit de l'énergie électrique lorsque la turbine 90 fait tourner l'arbre 92. Des vannes 91-97, montées sur les conduits 83-89, commandent la circulation du fluide hydraulique entre le cylindre 72 et la turbine 90. La vanne 97 régule la pression de manière que le fluide hydraulique s'écoule à pression et débit constants vers la turbine afin que cette dernière tourne et entraîne le générateur électrique à vitesse constante. La vanne 96 ne permet l'écoulement du fluide hydraulique que dans le sens indiqué par la flèche, clest-à-dire vers la turbine 90. La vanne 95 ne permet l'écoulement du fluide hydraulique que dans le sens indiqué par la flèche associée, ctest- à-dire en provenance de la turbine 90. Les vannes 91, 92 et 93, 94 sont associées acon- duits 83-89 afin que le fluide hydraulique s'écoule dans ces conduits vers l'entrée de la turbine hydraulique pendant les mouvements de montée et de descente du piston 76 dans le cy lindre 72, de manière que durant la totalité des mouvements du piston, le fluide hydraulique soit pompé dans les conduits pour faire tourner la turbine dans son sens convenable de fonctionnement. La vanne 14 est commandée électriquement de manière à pouvoir s'ouvrir et se fermer immédiatement pour retenir et libérer l'eau arrivant et sortant par le chenal 13. Comme représenté sur la figure 4, ltengrenage constitué par le secteur denté 51 et les pignons 56 et 57 est conçu de manière que de faibles mouvements du secteur denté 51 soient multipliés et provoquent une course importante de la tige 66 du piston sous la commande du pignon 57. Le piston 76 exécute donc une course de forte amplitude dans la chambre 75 du cylindre, de manière à refouler une grande quantité de fluide hydraulique-du cylindre vers la turbine 90, par les conduits 83-89. Bien qu'un seul ensembles 40 à levier et cylindre ait été décrit et soit représenté sur les figures 3 et 4 pour plus de clarté, il est évident, comme représenté sur la figure 1, que la centrale selon l'invention comporte un grand nombre de ces ensembles et que les cylindres 72 sont tous branchés en parallèle par leurs soupapes 81 et 82, de manière à entraîner la turbine par l'intermédiaire des conduits 83-89 en coopérant tous -ensemble. Comme représenté sur les figures 1 et 2, la turbine 90, le générateur 93 et leur support peuvent être placés dans un abri 99 duquel l'énergie électrique produite peut entre écoulée par un câble 100 vers une ligne 101 de transmission. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la centrale décrite et représentée sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Centrale électrique utilisant l'énergie des vagus et des marées, caractérisée en ce qu'elle comporte un bassin relié à une source d'eau a niveau variable, une vanne montée entre le bassin et la source et mobile entre des positions d'ouverture et de fermeture pour retenir et libérer lteau-du bassin, une chambre qui flotte sur l'eau du bassin et qui en suit les variations de niveau, plusieurs ensembles à peu près identiques à levier, espacés longitudinalement les uns des autres sur toute la longueur de la chambre et faisant saillie vers l'extérieur, sur des parties opposées de la chambre, pour aboutir au-delà du bassin, chaque ensemble à levier étant articulé par une première extrémité sur la chambre flottante et faisant saillie, par son autre extrémité, de laditeWchambre? au-dessus du bassin, cette autre extrémité ou extrémité extérieure étant située hors du bassin et associée à un pivot fixe, espace intérieurement de ladite extrémité extérieure et sur lequel l'ensemble peut pivoter, la centrale comportant également plusieurs cylindres hydrauliques associés chacun au tronçon extrême extérieur d'un ensemble à levier, un train d' engrenages étant intercalé entre l'extrémité extérieure de chaque ensemble à levier et la tige du piston du cylindre associé afin que le pivotement de l'extrémité ex térieure sur ledit pivot fixe provoque un mouvement alternatif de la tige du piston dans le cylindre, un mécanisme augmentant l'amplitude de la course du piston par rapport aux variations du niveau-de l'eau, la chambre du cylindre renfermant un fluide hydraulique, la centrale comportant également une turbine à commande hydraulique, un circuit convenable par lequel les cylindres sont montés en parallèle, des conduits qui relient chaque cylindre à la turbine pour l'entraîner en lui appliquant le fluide hydraulique provenant des cylindres, ce fluide étant retourné auxdits cylindres, un régulateur de pression, monté dans les conduits, maintenant l'alimentation de la turbine en fluide hydraulique à une pression et un débit constants, une première vanne, montée à l'entrée de la turbine, ne permettant l'écoulement du fluide que vers ladite entrée, une deuxième vanne, montée en sortie de la turbine, ne permettant l'écoulement du fluide qu'en provenance de ladite sortie, d'autres vannes, montées sur les conduits, dirigeant le fluide hydraulique des cylindres vers la turbine de manière que ce fluide arrive toujours à l'entrée de ladite turbine et sten écoule par la sortie pendant les mouvements du piston des cylindres dans les deux sens, un générateur électrique étant relié mécaniquement à un arbre de la turbine, de manière que cette dernière le fasse tourner pour qutil produise de l'énergie électrique, la chambre flottan-te se présentant sous la forme d'un caisson rectangulaire qui comporte un fond plat, une surface supérieure plane, des parois latérales opposées et des parois extrêmes opposées, la chambre flottant dans le bassin, les ensembles à levier-comprenant chacun deux bagues espacées latéralement et fixées à la surface supérieure de la chambre flottante, un premier levier qui peut coulisser latéralement et dans les deux sens dans lesdites bagues, l'extrémité intérieure de ce levier étant située à l'intérieur de la chambre flottante, alors que son extrémité extérieure faisant saillie latéralement vers l'extérieur au-dessus d'un bord la- téral de ladite chambre et à l'intérieur du bassin, chaque ensemble comprenant également un second levier rigide et allongé, dont l'extrémité intérieure est reliée par une articulation à l'extrémité extérieure du premier levier, le pivot fixe étant monté à l'extérieur du bassin, dans l'alignement longitudinal des premier et second leviers, et en retrait de l'extrémité extérieure du second levier qui est articulé sur ce pivot, des mouvements verticaux de montée et de descente de la chambre flottante provoquant un coulissement latéral du premier levier qui fait ainsi pivoter le second levier sur le pivot fixe afin que l'extrémité extérieure de ce second levier monte et descende, chaque ensemble à cylindre hydraulique et piston comprenant un cylindre vertical et allongé, présentant une extrémité supérieure fermée, une extrémité inférieure fermée et une paroi latérale cylindrique, et délimitant une cham bre cylindrique allongé das laquelle un pision en forme de disque plat est monlé.perpendionlairement à l'axe dudit cylindre, de manière à pouvoir couliss à l'intérieur de ce dernier, le pisto étant relié a une tige qui comprond un tronqon extrême supériour et un troncon extrême infériour, ce dernier se présentant sons la forme d'un élément cylindrique plain dont l'extrémité inf6rioure est fixén concentriquement au pislon et fait saillie vers l'exlérieur de l'extrémité supérioure du cylindre pour être rellé an troncon extrême supériour. ce dernier so présontant sous la forme d'une barre aplatie qui présenle une surface arrière plane et une surface avant égaloment plane, opposée à la surface arrière, la surface avant portan tune crémaillère sur toute sa longuour et jusqu'à son extrémité supérioure, une première soupape étant montée dans le cylindre. à proximité de son extrémité supérioure, de manière à communiquer avec ladite chambre du cylindre, une seconde soupape étant montée dans ce cylindre, à proximité de son extrémité inférieure. et communiquant avec ladite chambre, le cylindre etant du type à double offet de manière à refouler de la chambre un f'unde hydraulique pendant les courses de montée et de deseonte du piston, un support vertical, associe à chaque tige de piston, à chaque extrémité extérieure de levier et à chaque train d'engronages, portant plusiours galets fous de guidage, alignés et espacés verticalement et entrant en contact avec la surface arrière de la tige du piston pour guider Ic mouvement alternntir vortical de ce piston et du tronçon extrême supericur de sa tige, deux pignons dentes, qui tournent sur le support et qui sont alignés verticalement l'un sur l'autre et espacés horizontalement des galets de guidage, eugrenant avec la cremaillère de la surface avant du trouçou extrême supériour de la tige dupistion de manière à la guider et à la maintenir afin qu'elle exécute un mouvement alternatif vertical précis eutre lesdils pigonons et les galots de guidage, un premier pignon de commande engrenant avec la crémaillère de la tige du pislon el étant monté entre les premiers pignons eités, un second pignon de commande engronant avec le premier pignon de commande, un sectour denté, fixé suivant au axe diamétral à l'extrémité extérieure du second leveir, partant, sur la longuour de son bord extériour courbe, des dents d'engrenuge eu prise avec celles du socond pignon de commande, les premier et second pignons de commande étant dimensionnés l'un par rapporte de manière qu'ille recoivent un faible mouvement du seeteur danté et en multipliont l'amplitude en le transmetta au tronçon extrême supériour de la tige du piston, de manière que l'amplitude de la course du piston soit très supérieure à celle des variations du nivenu de l'eau.