Brevet FR2467999A2 — publié le 19810430

FR 2467999 A2 19810430 FR 8019384 A 19800905 L'obJet du présent certificat d'addition, est un perfectionnement au procédé de captage de 'énergie des vagues exposé dans le brevet principal.Alors que dans ce dernier,le balançement de masses génère l'énergie directement utilisable,le nouveau procédéobiet de la présente description,utilise le Principe d'Archimède relatif à la poussée de l'eau shr tout corps qui y est immergé. Les fig. 1 ,2 3,explicitent le comportement du nouveau capteur dont des exemples de réalisation sont donnés ci-après: Un assemblage rigide (2),formant plateforme,relie deux flotteurs. Au milieu de la distance entre ces flotteurs,un arbre (3) articulé transversalement sur la plateforme,est solidaire d'un bras (4) dont l'extrémité inférieure porte un lest central (5) Le dispositif étant mis en flottaison sur l'eau, le lest (5) i-- mergé,la pesanteur et la résistance de l'eau aux déplacements latéraux du lest confèrent à ce dernier une réaction d'immobilité tendant a le maintenir à l'applomb de son point de suspension. Le lest exerce,en ce pointsun force de,haut en bas,contribuant a maintenir le bon contact des flotteurs avec la surface . Au besoin,ce contact peut être amélioré par des lests d'appoint (6) Sur la mer, le capteur est amarré de sorte qu'il ne puisse dériver mais en conservant son axe longitudinal le plus perpendiculairement possible au front des vagues .Les flotteurs, bien appliqués sur la surface et sollicités l'un après l'autre par chaque vague,suivent le contour de celles-ci et imposent un balançement de la plateforme dans un plan perpendiculaire au front desvagues. L'arbre (3),solidaire du lest central (5) par le bras (4),reste relativement immobile et ne participe pratiquement pas au basculeient.Il en résulte une rotation de la plateforme autour de l'arbre (3) d'an angle fonction de la dénivellation respective des deux flotteurs,c'est a dire de l'amplitude de la houle.Durant la montée de chaque flotteur,sous la poussée de l'eausune force se développe entre l'arbre (3) qui joue le rôle d'appui relativement fixe,et la plateforme qui bascule. La grandeur de cette force est fonction de la p0sséé utile de l'eau sur le flotteur sollicité,de la distance de celui-ci à l'arbre (3) et de la réaction d'immobilité du lest central (5). Le travail que peut accom force e forcé dépend,en outre, de l'amplitude des vagues. Deux phases actives sont produites par le passage de chaque vague sous le capteur l'unessur le flotteur amont,tandis que celui d'aval descend,l'autre sur ce dernier et ainsi de suite. L'exploitation optimale de l'amplitude de vagues a lieu lorsque la distance entre flotteurs coSncide avec la demi longueur d'onde de la houle.Cette condition n'est néanmoins pas indispensable au fonctionnement du capteur puisqu'il suffit,pour celà,que les vagues provoquent le basculement. La longueur d'onde de la houle étant in constante,l'écartement des flotteurs est a adapter d'après les situ ationsies plus fréqemment rencontrées sur le lieu considéré. La fig. 4 ,donne, en élévation, un exemple de vue,par coté, d'un capteur.Les flotteurs sont représentés profilés a l'image de l'avant d'un bateau a fond plat,ce profil réduisant au mieux la résistance à la circulation des vagues sous le capteur. L'ensemble se comporte,en fait,comme un bateau dont le maximum de son volume de flottaison serait réparti aux extrémités et son centre de gravité reporté au point d'attache du lest central. On pourrait tout aussi bien adopter n'importe qu'elle forme géométrique pour les flotteurs du moment où leur role est celui du présent exposé. De mères le lest central est figuré par une masse groupée en bas du bras afin de gagner en force de réaction compte tenu de la longueur de celui-ci. On pourrait également répartir cette masse selon une longueur , un volume quelconque ou encore, une surface pouvant être du type panneau vertical,du moment que le résultat recherché est le même0 La fig. (5), donne,en plan,un exemple de réalisation possible de l'ossature d'un capteur.Dans le cas de figure et pour de commodi- tés matérielles , deux éléments, a deux flotteurs chacun, sont prévus en ménageant un espacement de débattement pour la tète du lest central.Une armature ,a claire voie,assure l'assemblage .Cette conçeption réduit au mieux la prise au vent et aux vagues, lorsque la plateforme est très inclinée sous la poussée des vagues. Le renversement du capteur est rendu impossible par les armatures transversales de la plateforme,lesquelles peuvent comporter en ce point,un dispositif amortisseur.A partir de cet exemple,des variantes sont possibles et on pourrait tout aussi bien n'avoir qu'un seul ou une série de flotteurs aux extrémités,selon la largeur,ou les angles et les cotés. La plateforme pourrait ètre un plateau plein ou formée de poutres charpentées ou non et assemblées. De mèmesun ensemble moulé d'une seule pièce,comportant des volumes de part et d'autre de l'arbre (5) pourrait constituer plate forme et flotteur.Les capteurs étant destinés a ètre groupés cote à cote pour ltexploitation,un dispositif d'amarrage articulé,procédant de la technique usuelle,mais laissant toute liberté de basculement,doit équiper les cotés latéraux. Dans l'exemple,deux timons avec boucle (7) ont été prévus à cet effet. Ces pièces (7) pourraient ètre celles du capteur initial a masses au dessus de la plateforme. La fig.6 > Indique l'un des proçédés possibles de prélèvement de la force développée entre la plateforme et l'arbre du lest central. Un petit pignon (8),porté par la plateforme,engrèssne avec un grand pignon (9) solidaire de l'arbre (3). De par les mouvements de la plateforme,le pignon (8) tourne en parcourant alternativement un secteur d'engrenage du pignon (9),lequel reste pratiquement in mobile comme on la vu. La multiplication du train d'engrenages provoque une rotation du pignon (8) même pour de faibles mouvements de la plateforme. eette rotation est alternative et elle peut ètre transformée ou non en sens unique.Un carter étanche (io) peut être prévu le cas échéant.Au lieu d'un seul engrenage, on pourrait tout aussi bien en avoir plusieurs sur l'arbre du lest central ou utiliser un système a chaine,courroie,crémaillère ou par leviers et renvois pour commander la rotation d'un arbre,ou actionner directement un appareil La fig.7 , donne,vu de dessussun exemple d'agencement possible pour l'ensemble de prélèvement d'énergie sur l'arbre (3) et de l'appareillage de transformation de cette dernière pour la rendre direc tement utilisable. Le pignon (8) entraine, par son arbre (11),deux groupes de-production d'énergie (12). Ces derniers peuvent relever de la technique usuelle pour le pompage,la compression de fluides, ou la génération de courant électrique.Le nombre de groupes et leur emplacement,peuvent varier selon la conçeption du capteur .On pourrait tout aussi bien n'avoir qu'un seul su unplus grand nombre de groupes selon toute répartition adéquate sur la plateforme. Pour réduire la prise au vent, ces appareils pourraient ètre placés sous la plateforme ou encastrés au niveau d'elle. Le cheminement de la conduite d'énergie utilisable (13), pourrait emprunter la ligne d'accrochage entre capteurs, puis les moyens d'amarrage d'un groupe. La fig. (8), représente un exemple de constitution possible d'une série de capteur; cote à cote.Leur position respective,entr' eux et face aux vagues ,est obtenue par une traction aux extrémités de la ligne d'accrochage des capteurs. Ceci peut ètre assuré par des cables (14) fixés a des poteaux (15). Des bouées (16), peuvent également être prévues pour améliorer le maintien.L'amarrage peut également se faire selon les modalités adoptées pour le capteur objet du brevet principal. L'ensemble étant pratiquement au niveau de l'eau la faible émergence se limite à la hauteur éventuelle des groupes énergétiques a moins qu'ils n'aient été escamotés comme on l'a vu. De ce fait, la prise au vent est négligeable et la seule force de dérive provient des vagues ou courants marins. Des fonds marins de Cinq à dix mètres, près du rivage,étant souhaitables pour l'im plantationsceci facilite la réalistion des poteaux. La condition de fonctionnement étant que les flotteurs soient sollicités l'un après l'autresune arrivée des vagues légèrement de biais par rapport à l'orientation des capteurssera sans grande importance. La fig. 9 ,illustre,en coupe verticale selon l'axe longitudinal de la série,les fluctuations du niveau de l'ensemble de captage sous l'effet de la marée. Si la hauteur des poteaux est arrêtée à mi marée (18) ,cas de la figure,la longueur nécessaire pour les cables est maximale et de même taleursà marée basse (17) et à marée haute (19),tandis qu'un léger mou se manifeste sur les cables à mi- marée. L'effet de ce mou est négligeable,mème pour les fortes marées de l'ordre de vingt mètressdès que la distance d'amarrage poteaux à capteurs,est supérieure à cinquante mètres.En cas de besoin,l'effort de traction sur la série peut être amélioré par un dispositif récupérateur de mou des cables, a moins que le poids et la flèche de ceux-ci ntasssrent cette fonction.Outre les matériels usuels en la matièreson pourrait utiliser un lest (20) en extrémité d'un des cables lequel cOulisserait alors sur une poulie a gorge (21) fixée au sommet du poteau considéré. La fig. IO , représente, en plan vu de dessus,un exemple de groupement possible de plusieurs séries mises en parallèle. Quatre poteaux, éventuellement haubannés,pourraient convenir.Pour suivre le niveau des marées,l'ensemble pourrait coulisser,directement ou non, sur la partie supérieure des poteaux a l'aide de chariots a galets. dans l'exemple, les quatre angles (22) du quadrilataire sont raccordés à un chariot a poulies a gorge (Fig 12),circulatXFig 11, sur un gros cable (25) à la partie supérieure des poteaux sur une hau- teur égale à l'amplitude maxima de la marée. Un organe élastique (26) peut ètre disposé aux points d'amarrage,a moins que le poids des cables donnent uie souplesse suffisante. Le cable (25) libère le poteau pour un haubannage éventuel jusqutà sonextrémité.Un haubannage (24) renforce l'ensemble tandis que la ou les canalisations d'énergie cheminent le long des cables et poteaux pour gagner le rivage. A titre d'exemple d'utilisation, l'énergie fournie pourrait être de l'eau sous pression,les groupes énergétiques tant des pompes actionnées directement par la rotationalternative de l'arbre (11). Les sorties de chaque capteur seraient raccordées à une ou plusieurs canalisations principales pour alimenter soit une unité flottante d'exploitation,laquelle pourrait fournir de l'énergie électrique, et incluse dans le groupe,soit une unité d'exploitation immergée ou implantée à terre sur le rivage. Selon l'idée de la fig. 13 ,un ou plusieurs groupes de captage (27)pourraient aussi fournir de l'eau à un réservoir (29),naturel ou artificiel, situé en hauteur,lequel alimenterait une unité de production d'électricité implantée au pied de la colline 28). En ce qui concerne la réalisation des capteurs,l'exposé qui précède met en évidence la relative simplicité de l'ensemble. Les matières plastiques armées peuvent entrer dans la conçeption des flotteurs et de la plateforme,tadis que le béton armé pourrait constituer les lests,les poteaux et même le bras du lest centrai. Les applications du dispositif sont multiples > tant sur le plan industriel que domestique puisqu'il concourt a la production d'une énergie utilisable sans difficultés pour les besoins usuels y compris la production d'électricité. -. REVENDICATIONS . capteur d'énergie marine prélevant l'énergie contenue dans les vagues,en utilisant un lest immergé,porté par sa plateforme de captage,pour produire une énergie directement utilisable. 2 - Capteur selon revendication NO 1,caractérisé en ce que le lest immergé est suspendu par l'intermédiaire d'un bras rigide solidaire,à sa partie supérieure,d'un arbre de pivote ment articulé sur la plateforme du capteur. 3 - Capteur selon revendications 1 et 2 scaractérisé en ce qu'il récupère les forces engendrées par les vagues sur sa plateforme,en utilisant,comme référence de point d'appui à la force de récupération,la réaction d'immobilité disponible a partir du lest immergé. 4 - Capteur caractérisé en ce qu'il coulisse verticalement le long de supports fixés dans le sol marin,ceci,a la seule fin de s'adapter automatiquement et en permanence, au niveau de la marée.