Brevet FR2466636A1 — publié le 19810410

La présente invention est relative à un dispositif pour produire de I'énergie électrique à partir de l'énergie de la houle et des marées. L'énergie considérable contenue dans les vagues et les marées,a retenu depuis longtemps l'attention des cher cheurs,toutefois la grande irrégularité dki phénomène rend son exploitation difficile,surtout lorsqu'on désire produire de l'énergie électrique,qui est la forme d'énergie la plus facile à transporter. Dans une usine marémotrice,la marée remplit un réservoir supérieur dont l'eau se déverse ensuite dans un réservoir inférieur en passant dans des turbines accouplées à des générateurs électriques et le rendement du groupe turbine-générateur limite les performances du système. Dans la plupart des installations proposées pour exploiter l'énergie des vagues,on emploie celle-ci à actionner une pompe qui refoule l'eau dans un réservoir supérieur, d'où elle est turbinée comme indiqué ci-dessus,si bien qu'on multiplie un rendement limité de l'ensemble turbinegénérateur,par celui également limité de la pompe. Parmi les systèmes proposés,les différences portent surtout sur le mode d'entralnement de la pompe Selon le cas,on utilise les variations de position de corps flottants par rapport à un bâti fixe ,le corps flottant pouvant osciller,pivoter ou tourner autour de ce bâti fixe,ou bien les variations de position relative de deux corps flottants voisins l'un de l'autre. Dans certains cas, on a recours aux variations de pression de l'air dans un dispositif formant cloche à la surface. Tous ces appareils ont en commun de prévoir plusieurs organes successifs pour transformer l'énergie des vagues en énergie électrique,avec des passages intermédiaires de l'énergie sous d'autres formes , d'où complication et abaissement du rendement global. La présente invention a pour objet de fournir un dispositif plus simple que ceux qui ont été proposés jusqu'ici,et qui permette une transformation directe de l'énergie des vagues et des marées en énergie électrique. La présente invention fournit un dispositif pour produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie de la houle et éventuellement des marées, comprenant un flotteur capable de se déplacer verticalement par rapport à un support, et des moyens pour entraîner un générateur électrique porté par le support sous l'action des mouvements relatifs du flotteur, ce dispositif comprenant un ensemble formé d'une vis hélicoïdale disposée verticalement et d'une transmission à billes, capable de transformer les mouvements verticaux relatifs du flotteur par rapport au support en mouvement de rotation, autour d'un axe vertical, et des moyens de transmission desdits moyens de rotation au générateur électrique, ces moyens comprenant une roue libre disposée pour imprimer au générateur des rotations de sens constant. Le support peut êtrefixé ou bien constitué luimeme d'un autre corps flottant. Deux corps flottants voisins l'un de l'autre ont en permanence des mouvements verticaux relatifs du fait de la houle, mais, dans ce cas, l'énergie provenant des marées sera évidemment négligeable, alors qu'elle peut constituer un appoint si le support est fixe. L'invention sera exposée plus en détail à l'aide d'un exemple non limitatif de réalisation expérimentale, illustré par les figures annexées parmi lesquelles Fig. 1 est une vue de côté du dispositif d'essai; Fig. 2 montre des diagrammes du mouvement des flotteurs. Le dispositif qui fait l'objet de la figure 1 comprend un flotteur 1. Le flotteur peut coulisser verticalement le long de glissières verticales 2, lesquelles sont maintenues en place par un châssis rigide 3. Le flotteur porte deux montants verticaux 4 reliés à leur partie supérieure par une traverse 5 sur laquelle est fixée rigidement une vis hélicoidale verticale 6 protégée par une gaine (non représentée). Celle-ci traverse une transmission à billes 7, portée-par le châssis sans déplacement vertical possible, qui transforme les mouvements verticaux de la vis 6 en mouvement de rotation d'un arbre creux 8 concentrique à la transmission 7.Cet arbre creux est relié à deux poulies de transmission 9, 10,coaxiales, par deux dispositifs à roue libre disposés pour agir en sens inverse si bien que l'une des roues 9,10 est entraqnée dans un sens déterminé lorsque le flotteur monte et est libre lorsqu'il descend, alors que l'autre est entratnéedans le sens opposé lorsque lue flotteur descend et est libre lorsqu'il monte.Ces deux roues sont reliées par des courroies 11,12 àdes poulies 13,14 montEes sur l'axe d'un générateur électrique 15. L'une des courroies 11,12 est croisée,l'autre ne l'était pas,si bien quele motnr 15 est toujours entralrri dans le meme sens de rotation. Avec un dispositif tel que ci-dessus, on a déterminé les caractéristiques de fonctionnement dans divers exemples de cas pratiques, pour un dispositif d'essai. Les paramètres sont les suivants données constantes : vagues de période 5 secondes, amplitude 1 m, masse du flotteur 1000 kg, vis à billes de pas 0,20 mètre, ayant un rendement de 80%, transmission par courroies ayant un rapport multiplicateur de 6. données variables Essai nO 1 2 3 4 5 6 - inertie du volant (kg.m2) 5. 5 5 2 2 2 - forme du flotteur (section, m2x hauteur m) 4x0,5 4x0,5 4x0,5 4x0,5 4x0,5 2x1 - couple de sortie exigé (M.Newton) 25 35 39 35 39 35 Le thème des six essais a été le suivant démarrage sans demander de puissance,pour lancer le volant, qui atteint. une vitesse de 2250 T/min. environ,puis, au bout de 250 sec, demande de puissance variable selon les essais. La vitesse chute alors rapidement pour atteindre une vitesse de régime vers 350-400 sec. après le début. La stabilité a été évaluée en déterminant la vitesse toutes les demi secondes à partir de la 995ème. Les résultats font l'objet du tableau ci-dessous: Essai nO 1 2 3 4 5 6 Puissance fournie KW 3,9 4,2 1,4 4,2 0,89 1,77 Vitesse en régime permanent (T/min.) 1505 1146 341 1153 218 485 Ecarts de vitesse +1,0% +1,0% + 2% + i 2% + 8% + 6 % Onconstate que la puissance atteinte maximale est de l'ordre de 4 KW pour un flotteur de 1000 kg. Cette puissance augmente avec le couple exigé jusqu'à un maximum, puis s'effondre si le couple exigé continue d'augmenter. La figure 2 montre, courbe A le niveau de la vague en fonction du temps, courbe B la position du centre de gravité du flotteur,en fonction du temps pendant les premières secondes d'un des essais 1 à 4, courbes C, D, E, la position du centre de gravité dans les conditions de régime correspondant respectivement aux essais 1, 2 et 3. La comparaison des courbes C, D, E montre que l'excès de couple exigé aboutit à une quasi immobilisation du moteur qui ne suit pratiquement plus le mouvement des vagues. Ainsi, l'invention fournit une puissance électrique appréciable pour un-investissement extrêmement bas, puisque, à part la transmission à billes, dont les caractéristiques sont très proches de celles qu'on trouve déjà dans le commerce, tous les éléments sont d'un prix de revient très faible. L'invention permet de fournir de l'électricité aussi bien à des stations situées sur le rivage qu'à des installations isolées en mer, soit fixées au fond soit flottantes, à condition dans ce dernier cas qu'il y ait une différence de masse suffisante entre l'installation elle-même et le flotteur. On observera que dans l'exemple ci-dessus, la vis 6 est immobilisée en rotation ét la transmission à billes 7 entraine l'arbre creux 8. I1 est évidemment possible de prévoir la disposition inverse, c' est-à-dire avec la transmission à billes solidaire du flotteur, entralnant en rotation la vis hélicoïdale montée à pivot sur le châssis, sans translation possible et reliée à l'arbre creux. Cette disposition diminue la masse totale des pièces en mouvement alternatif, mais exige des roulements à chaque extrémité de la vis, elle est donc plus adaptée au cas de vagues à fréquence élevée. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie de la houle et éventuellement des marées, comprenant un flotteur capable de se déplacer verticalement par rapport à un support, et des moyens pour en tralner un générateur électrique porté par le support sous l'action des mouvements relatifs du flotteur, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble formé d'une vis hélicoïdale disposée verticalement et d'une transmission à billes, capable de transformer les mouvements verticaux relatifs du flotteur par rapport au support en mouvement de rotation, autour d'un axe vertical, et des moyens de transmission desdits moyens de rotation au générateur électrique, ces moyens comprennent une roue libre disposée pour imprimer au générateur des rotations de sens constant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis hélicoïdale est reliée rigidement au flotteur,alors que la transmission à billes est fixée au support sans déplacement vertical possible, si bien que les mouvements verticaux de la vis sont transformés en mouvements de rotation de ladite transmission. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis pourvu de glissières verticales qui servent de guide au support, ce châssis portant à sa partie supérieure la transmission à billes et deux roues libres entrant en action chacune dans un sens de rotation opposée de ladite transmission-à billes et reliées à des poulies d'entraînement du générateur électrique et en ce que la vis hélicoïdale est disposée au-dessus du châssis et reliée au flotteur par des montants verticaux. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vis hélicoïdale est montée sur le support pour pouvoir tourner sur son axe sans déplacement vertical, alors que la transmission à billes est reliée rigidement au flotteur, si bien que les mouvements verticaux de la transmission sont transformés en mouvement de rotation de la vis. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un châssis pourvu de glissières verticales qui servent de guide au support, ce châssis portant à sa partie supérieure la vis hélicoïdale et deux roues libres entrant en action chacune dans un sens de rotation opposé de ladite vis hélicoldale et reliées à des poulies d'entraînement du générateur électrique et en ce que la transmission à billes est disposée au-dessus du châssis et reliée au flotteur par des montants verticaux.