Brevet FR2483532A1 — publié le 19811204

La présente invention concerne les dispositifs permettant de produire de l'énergie an utilisant la puissance de la houle et les variations du niveau de l'eau dues à cette houle et aux marées Dans les dispositifs connus de ce genre, on utilise la puissance de la houle ou la différence des niveaux de lueau due aux marées, pour actionner des turbines entrainant des générateurs d'énergie électrique. te rendement de ces dispositifs est faible, car: D'une part, la transformation direct des mouSrements des vagues en mouvements rotatifs des turbines produisant de i'énergie, est techniquement trés difficile, les mouvements des vagues étant irréguliers, ce qui provoque de grosses pertes d'énergie.D'autre part, les mouvements des marées sont trés lents, ce qui accroit la faiblésse du rendement0 Le dispositif selon l'invention permet de s'affranchir de ces inconvénients, car: Premiérement il associe le dispositif utilisant la puissance de la houle et le dispositif utilisant les variations du niveau de l'eau dues aur marées en un méme ensemble de production d'énergie. Deuxiémement la partie du dispositif utilisant la puissance de la vague, utilise également la variation du niveau de l'eau produite par la vague.Pour ce faire on utilise une aile flottante oui se comporte sur la vague comme se comporte un cerf-volant dans les airs, en faisant front à la vague du fait de l'étendue de sa surface et en flottant sur la vague da fait de sa densité. Troisiémement le fait d'associer par des ombles les ailes flottantes parallélement deux à deux permet à un moment donné à une aile flottante d @ étre su@ la crete de la vague, pendant que l'autre aile flottante est dans le creux de la vague Ainsi toute la puissance des mouvements de la va- gue peut étre absorbée. Quatriémement, l'utilisation de deux cables et de poulies commandant deux pompes accouplées à un dispositif per- mettant l'accumulation de certain mouvement irrégulier de la vague comportant leurs deux pistons associés à un ressort de rappel permet à ce dispositif d'avoir une grande souplesse et de transformer les moindres mouvements de la vague en mouvements des pistons des pompes qui propulsent l'eau dans un réservoir de retenue surélevé d 'ou on l'utilisera pour produire de Iténergie;; les mouvements irréguliers de la vague provoquent la compression du ressort de rappel qui avec un certain rétard actionne les pistons, Ainsi la totalité de la puissance de la vague manifestée par ces mouvements plus ou morns réguliers est transmise aux pistons des pompes. Le stockage de l'eau dans un réservoir surélevé permet une régularisation et une meilleure utilisation de la chute d'eau commandant ltensemble turbine-généra- teur, Le fait que cet ensemble soit disposé sur un flotteur permet d'utiliser les différences de niveau de l'eau dues sux marées pour produire de l'énergie. Selon une premiére variante du dispositif, les ailes flottantes sont disposées parallèlement, par group@ de deux faisant front successivement à la vague en un méme point. Une aile flottante étant sur la crête de la vague, tandis que l'autre est derriére dans le méme axe, dans le creux de la méme vague, Quand la vague progresse, les positions des ailes flottantes s'inversent, ce qui actionne les pompes qui propulsent de l'eau dans le réservoir de retenue. fig. 5. Selon une deuxième variante du dispositif, les ailes flottantes sont disposées en quinconce faisant front par groupe de deux en des points différents de la vague. La première rangée d'ailes flottantes étant espacées sur la crête de la vague, quand la deuxiéme rangées d 1ailes flottantes est dans le creux de la vague en face des espaces existants entre les ailes flottantes de la premiére rangée. La progression de la vague comme précédemment inverse les positions des ailes flottantes.et provoque le pompage, fig. 6,. Le dispositif selon l'invention permet par l'action des pompes actionnées par les ailes flottantes à l'aide des cables et des poulies de stocker d@ l'eau par l'intermédiaire de canalisations dans un ré- srrolr de retenue disposé sur le rivage sur une hauteur. Une autre canalisation extensible relie le réservoir de retenue a un ensemble turbine-générateur disposé au niveau de la mer sur un flotteur, ce qui permet d'utiliser les variations de niveau de l'eau dues aux marees, pour produire de 11 énergie. les dessin annexés sont des vue en coupe du dispositif, lorsque les ailes flottantes sont disposées en paralléle ou en quinconce Tel qu'il est représenter le dispositif comporte pour chaque TV, élément de traitement des vagues,/un chassis I, supportant les pompes à accumulation 2, 3,/et leurs organes de transmission 4, 5, les reliant aux ailes flottantes 6, 7, les pompes à accunulation 2, 3, sont disposées à l'extrémité de la canalisation alimentant le réservoir de retenue 8, commun à tous les ensembles de traitement des vagues TV, situé sur une partie surélevée du rivage.Une autre canalisation extensible relie le réservoir ae retenue 8, à un ensemble turbine-générateur 9, disposé sur un flotteur en un endroit abrité de la côte. Le chassis I, formé d'un socle 10, supporte: D'une part, les pompes à accumulation 2, 3, fornees des cylindres 20S 30, dans lesquels coulissent respectivement les pistons 21, 31, actionnés respectivement par les piéces en forme de U, 22, 32, dont les extrémités 220, 320, sont respectivement reliées aux pistons 21. 31, tandis que leurs deux autres extrémités 221, 321e coulissent l'une dans l'autre Ce qui permet d'intercaler entre elles un ressort de rappel 23, dont I1 extrémité 230, fait pression sur l'extrémité 32I, de la piéce en forme de U, 32, et la pousse contre la butée 222s de la piéce en forme de US 22,; tandis que l'extrémité 231, du ressort de rappel 23, fait pression sur l'extrémité 221, de la piéce en forme de U, 22, et la pousse contre la butée 322, de la pièce en forme de U, 32,. Le cylindre 20, est muni d'une soupape d'admission 200S d'une soupape d'éjection 201, et dune butée 202,. Le cylindre 30, est muni d'une soupape d'admission 300, d'une soupape d'éjection 301, et d'une butée 302,.D'autre part, les barres 40, 50, solidaire du chassis I, supportent les organes de transmission 4, 5,. Sur l'extrémité 400, de la barre 40, coulisse le palier 401, de la poulie 402,. Le palier 401, est muni d'un filetage 403,. aur l'extrémité 404, de la barre 40, coulisse le palier 405, de la poulie 406,. Le palier 405, est muni d'un filetage 407,. Dans la partie du chassais I, qui forme le centre de la barre 40, est disposé le palier 410, de la double vis sans fin 41, dont le filetage 411, commande la position du palier 401, par l'intermédiaire de son filetage 403,; tandis que le filetage 412, commande la position du palier 405, par l'intermédiaire de son filetage 407,. les pas des filetages 411, 412, de la double vis sans fin 41, et des filetages 403, 407, sont inversés.Une extrémité 413, de a double vis sans fin 4~, est munie d'une articulation 414, la reliant à une autre tige 4I5, munie elle méme d'une articulation 416, solidaire d une manivelle de commande 417, tournant dans un pa- lier 4I8,. Sur l'extrémité 500, de la barre 50, coulisse le palier 501, de la poulie 502,. Le palier 501, est muni d'un filetage 503,. Sur l'extrémité 504, de la barre 50, coulisse le palier 505, de la poulie 506,. Le palier 505, est muni d'un filetage 507,. Dans la partie du chassis I, qui forme le centre de la barre 50, est disposé le palier 510, de la double vis sans fin 51, dont le filetage 511, commande la position du palier 501, par l'intermédiaire de son filetage 503,; tandis que le filetage 5I2, commande la position du palier 505, par l'intermédiaire de son filetage 507,. Les pas des filetages 511, 512, de la double vis sans fin 51, et les filetages 503, 507, sont inversés.Une extrémité 513, de la double vis sans fin 51, est munie d'une articulation 5I4, la reliant à une tige 515, munie elle méme d'une articulation 5I6, solidaire d'une manivelle de commanae 517, tournant dans un palier 518,. La piéce 22, en forme de U, est reläé en son centre 223, à une extrémité 420, d'un cable 42, qui s'enroule sur les poulies 502, 402, et a son autre extrémité 421, fixée au centre d'une extrémité 60, de l'aile flottante 6@. L'aile flottante 6, est formée de deux grandes surfaces 61, 62, suffisamment convexes pour former un volume étanche assurant la flottabilité de l'aile 6,. L'autre extrémité 60' de l'ai le flottante 6, a son centre fixé a l'extrémité 4210 du cable 420 d'un autre élément de traitement des vagues TV', La piéce 32, en forme de U, est relié en son centre 323, à une extrémité 520, d'un cable 52, qui s'enroule sur les poulies 506, 406, et a son autre ex trémité 521, fixée au centre d'une extrémité 70, de l'aile flottante 7,.L'aile flottante 7, est formée de deux grandes surfaces 71, 72, suffisamment convexes pour former un volume étanche assurant sa flot tabilité. L'autre extrémité 70' de l'aile flottante 7, a son centre fixé à l'extrémité 521', du cable 52', d'un autre élément de traite ment des vagues TV'. Entre les cylindres 20, 30, est disposée l'extrémité 800, de la canalisation 802 formant une chambre jouant le role de collecteur de l'eau sortant des soupapes d'éjection 201, 301,. La canalisation 80, qui se divise dans sa partie verticale en plusieurs canalisations 801p 802, commandées par les vannes 8010, 8020, relie par son extré- mité 800, 17élément de traitement des vagues TV, au réservoir de re tenue 8, par ses extrémités verticales 811, 812,. Le fond 81, du ré servoir de retenue 8, est relié par une canalisation extensible 90, commandée par la vanne 90002 et /formées de deux tubes 900, 901, s'emboitant l'un dans l'autre a un ensemble composé d'une turbine 91, entrainant un générateur 92, dis posé sur un flotteur 93,.Le tout étant implanté sur le rivage 94, en un endroit abriter, car le flotteur 93, subit les variations de niveau de l'eau dus aux marées et non celles dues à la houle. Quand la houle aborde un élément de traitement des vagues TV,. La premiére vague exerce sur l'aile flottante 7, deux poussées, une verticale de bas en haut PA, due au principe d'archiméde qui s'applique sur la face 71, la vague élevant le niveau de l'eau et une pouséée horizontale PV, vers le rivage sur la partie avant 710, de sa face 71, due à l'avancement des eaux de la vague. L'aile flottante de par sa forme et la grande surface qu'elle offre à la vague fait front tota- lement à elle sa partie avant 710, se relevant légèrement. L'aile flottante 7, se comporte sur la vague comme un cerf-volant dans les airs, c'est à dire qu'elle plane sur la crête de la vague en s'éle- vant et recule en suivant la vague vers le rivage captant ainsi toute la puissance de la vague. Cela se traduit par une traction de l'aile flottante 7, sur son cable 52, égale à la résultante de ces deux forces verticale et horizontale exercée par la vague. Cette poussée PR, exercée sur l'aile flottante 7, est transmise au cable 52, fixé à elle par son extrémité 521,.Le cable 52, se déplace en faisant pivoter les poulies 506, 406, et fixé par son extrémité 520, au centre 323, de la pièce en forme de U, 32, déplace celle-ci vers le rivage. La pièce 32, par son extrémité 321, fait pression sur l'extrémité 230, du ressort de rappel 23, qui ne se comprime pas et par son extrémité 231, fait pression sur l'extrémité 22I, de la pièce 22, en forme de U, qui se déplace vers le rivage en un mouvement identique à celui de la pièce 32,. Ce qui provoque: D'une part, le déplacement vers le e rivage du piston 31, fixé à la pièce 32, par son extrémité 320, donc le remplissage du cylindre 30, car il y a ouverture de la soupape d'admission 300, et fermeture de la soupape d'éjection 301,. D'autre part, le déplacement vers le rivage du piston 21, fixé à la piéce 22, par son extrémité 220, donc l'exp@lsion de l'eau contenue dans le cylindre 20, car il y a ouverture de la soupape d'éjection 201, et fermeture de la soupape d'admission 200,. L'eau venant du cylindre 20, passe dans le collecteur 800, puis dans la canalisation 80, puis par les extrémités verticales 811, 812, de la canalisation 8C? jaillit ans le réservoir de retenue 8,.Selon la force de propulsion de l'eau on utilise une ou plusieurs canalisations verticales 801, 802, de la canalisation 80, commandées par les vannes 8010, 8020, on fait ainsi varier le poids de la colonne a déplacer, car il est nécessaire que pour une section donnée, la poussée de haut en bas exercée par le poids de la colonne d'eau contenue dans la partie verticale constituée par les canalisations verticales 881, 802, dont les vannes sont ouvertes, soit inférieure à la poussée de bas en haut exercée l'eau propulsée par le piston 21,. D'autre part, la p-iece 22, fixée en son miLieu 223, à l'extrémité 420, du cable 42, exerce une traction qui provoque son déplacement ce qui fait pivo- ter les poulies 502, 402, l'extrémité 421, du cable 42, exerce sur l'aile flottante 6, une traction verticale de haut en bas, qui si- tuée sur la partie arriére de la vague précédente est en position de descente vers le creux arrière de celle-ci.Dans le cas ou lSeS- fet de la vague précédente est plus long que prévu, c'est à dire que l'aile flottante 6, subit plus longtemps les poussées vertica- le de bas en lient et horizontale vers le rivage de la vague précé dant celle prise comme point de départ de la description; le cable 42, a son mouvement de retour bloqué et maintien sa traction sur la pièce 22, qui maint@en par son extrémité 221, sa pression sur l'extrémité 231, du ressort de rappel 23,. Celui-ci subit donc simultanément deux pressions d'une part, sur son extrémité 230, la pression de l'extrémité 321, de la piéce 32, et d'autre part, sur son extrémité 231, la pression de l'extrémité 221 de la piéce 22, ce qui provoque sa contraction.La pièce 22, reste immobile tandis que la pie ce 32, effectue son mouvement, ce qui se traduit par une augmentation de la distance séparant les pistons 21, 31, et un rem plissage du cylindre 30,; le cylindre 20, conserve l'eau outil con tient. Il y a donc accumulation d'énergie qui se traduit par la contraction du ressort de rappel 23, et conservation de l'eau dans le cylindre 20, mais des que l'effet de la vague précédante cesse, cet-= te énergie est restituée.Car la descente de l'ail@ flottante 6, est possible, ce qui rend possible le mouvement de retour du eable 42, qui libére la pièce 22, qui est propulsée vers le rivage par la pression de l'extrémité 23I, du ressort de rappel 23, sur son extrémité 22I,. par son extrémité 220, la piéce 22, déplace vers le rivage le piston 21, qui expulse l'eau contenue dans le cylindre 20, dans le collecteur 800, la soupape d'admission 200, se fermant tandis que la soupape d"éjection 201, s'ouvre. Ainsi se répéte avec un certain retard la propulsion de l'eau dans le réservoir de retenue 8, décrite précédamment. Quand la vague qui agit sur l'aile flottante 7, progresse ses pressions sur cette dernière diminues puis vont s'exercées sur l'aile flottante 6, qui à son tour subit deux poussées, une verticale de bas en haut PA, due au principe d'archiméde qui s'spplique sur sa surface 61, et une poussée horizontale PV, vers le rivage sur la partie avant 610, de sa surface 61,. Comme précédamment la PR, résultante/de ces deux forces provoque la traction du cable 42, qui fait pivoter les poulies 402, 502, en sens inverse et provoque le déplacement de la piéce 22, vers le large.Ce qui a pour conséquence de provoquer: D'une part, le déplacement du piston 21, fixe à l'extremité 220, de la piéce 22, vers le large et de provoquer le remplissage du cylindre 20, du fait de la fermeture de la soupad'éjection 201, et de l'ouverture de la soupape d'admission 200,. D'autre part, le déplacement de la pièce 32, vers le large du fait de la pression exercée par l'extrémité 221, de la piéce 22, sur l'extrémité 23IS du ressort de rappel 23, qui ne se comprime pas et par son extrémité 230, transmet cette pression à l'extrémité 321, de la pièce 32,.Ce déplacement vers le large de La piéce 32, Pro voque: D'une part, le déplacement vers le large du piston 31, fixé à l'extrémité 320, de la pièce 32, et donc 13 expulsion de l'eau contenue dans le cylindre 30. car il y a ouverture de la soupape d'éjection 301, et fermeture de la soupape d'admission 300,. D'au- tre part, la. traction en sens inverse que précédamment du cable 52, qui fait pivoter en sens inverse les poulies 506, 4062 et par son extrémité 52I exerce sur l'aile flottante 7, une traction de haut en bas qui aide sa descente car elle est sur l'arriére de la vague. Dans le cas ou l'effet de cette vague est plus long que prévu, se lon un processus semblable à celui décrit précédamment le ressort permet de rappel 23, en se contractant d'accumuler d'énergie de la vague et retarde le mouvement de la piéce 32,. Quand l'effet de la vague est terminer la decontraction du ressort de rappel 23, provoque le mouvement de la piéce 32,. Il y a donc expulsion de l'eau contenue dans le cylindre 30, vers le collecteur 800" du fait de l'ouverture de la soupape d'éjection 301, et de la fermeture de la soupape d'ad- mission 300,. Pour éviter au maximum ces contraction du ressort de rappel 23, on régle l'écartement des poulies 402, 406, ce qui permet d'adapter l'écartement des ailes flottantes 6, 7, à l'écartement des vagues qui se rapprochent de la cote parallélement à une certaine distance les unes des autres. Pour ce faire on provoque la rotation de la double vis sans fin 41, en agissant sur sa manivelle de commande 417,. . Selon le sans de rotation de la double vis sans fin 41, les filetages 411, 412, aux pas inversés provoquent l'écartement ou le rapprochement des paliers 401, 405, solidaires respectivement des filetages 403,407, et supportant respectivement les poulies 402, 406,. Pour régler la hauteur des ailes flottantes 6, 7, en fonction du niveau de l'eau du à la marée, on agit sur l'écartement des poulies 502, 506,. Pour ce faire on provoque la rotation de la double vis sans fin 5I, en faisant tourner sa manivelle de commande 517,. Selon le sens de rotation de la double vis sans fin 51, les filetapes 411, 512, aux pas inversés provoQuent l'écartement ou le ra- prochement des paliers 501, 505, solidaires respectivement des filetages 503, 507, et supportant respectivement les poulies 502r 506,. Le jeu combiné des double vis sans fin 41, 51, permet d'adapter l'élément de traitement des vagues TV, à toutes les marées et à tous les types de vagues. L'eau arrivant dans le réservoir de retenue 8, s'écoule par la canalisation extensible 90, qui est la conduite forcée alimen- tant la turbine 91, accouplée au générateur 92, produisant de l'é lectricité. Le débit de la conduite forcée extensibLe 90, est réglé par la vanne 9000, ce qui permet une production constante de l'énergie et une adaptation de 18 production d'énergie en fonction des besoins de la consommation. La hauteur de cette chute d'eau varie avec les marées car l'ensemble turbine 9I, générateur 92, est disposé sur un flotteur 93, ce qui permet de réduire le débit de la conduite forcée extensible 90, à marée basse pour une méme production d'énergie, car dans ce cas la chute d'eau est maximum. On peut ainsi en adaptant la production d'énergie aux marée avoir une meilleure rentabilité du dispositif. Le dispositif, objet de l'invention peut étre utilisé dans tous les cas ou la houle ne rencontre pas d'élément naturel gênant Sa progréssion vers la côte et ou il est possible de créer un réservoir surélevé de retenue. Il faut noter qu'il est possible dssu- tiliser de petits réservoirs surélevés sur des charpentes, ce qui rend utilisable le dispositif sur presque tous des rivages. Des applications particulièrement intéressantes peuvent être la p@oduction d'énergie électrique, la partic@pation à la lutte con- tre Ç pollution en propasant un dispositif non polluant de produe- tion d'énergie, l'amélioration des conditions d'exploitation de la côte, car le dispositif en brisant les vagues rend la côte plus hospitaliére, ce qui permet aux activités de loisirs de s'y installer. L'utilisation du réservoir de retenue permet de pouvoir faire de l'aquaculture et de développer la faune et la flore marine REVENDICATIONS. I. Dispositif de production d'énergie utilisant l'action de la houle et des marées, sur un ensemble composé d'ailes flottantes 6, 7, de pompes à accumulation 2, 3, d'un réservoir de retenue 8, et d'un groupe turbine-générateur flottant 9, caractérisé par le fait que les ailes flottantes 6, 7, de par leur surface et leur densité transmettent les mouvements des vagues à l'aide de cables 42, 52, et de poulies 402, 406, 502, 506, à des pompes à accumulation 2, 3, projetant de l'eau avec une possililité de décalage du mouvement dans un réservoir de retenue 8, d'ou on I 'utilisera pour produire de l'énergie. 2. Dispositif de production d'énergie selon la revendication I, caractérisé en ce que l'élément de traitement des vagues TV, comporte deux ailes flottantes 6, 7, associées à deux pompes à accumulation 2, 3, à l'aide de cables 42, 52, de maniére a ce que chaque ailes flottante 6, ou 7, @erve da contrepoids à l'autre pour la ramener en position. basse. 3. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de captation des mouvements des vagues est une aile flottante 6, ou 7, faisant front à la vague et se comportant face à elle, comme un cerf-volant face au vent 4. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de transmission des pressions simulta ném@nt verticales et horizontales exercées par les vagues sur les s ailes flottantes 6, 7, permet de transformer ces pression en des mouvements linéaires alternatifs des pistons 21, 31, des pompes à accumulation 2, 3, avec un minimum de perte. 5. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de traction assurant la liaison entre les ailes flottantes 6, 7, et les pistons 21, 31, des pompes 2, .3, permet a l'aide d'un ressort de rappel 23, de retarder le mouvement d'un des pistons 21, 31, dans certaines conditions pour mieux adapter le pompage aux mouvements et aux caractéristiques des vagues 6. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de stockage de l'eau issue du pompa- ge est un réservoir de retenue/situé sur une hauteur, ce qui permet une régularisation du débit de l'installation et une adaptation de le production aux besoins des usagés 7. Dispositif de production d'énergie selon la revendication 69 caractérisé en ce que le moyen de production d@énergie est constitué par un ensemble turbine-générateur 9, disposé sur un flotteur 93, et alimenté par une conduite forcée extensible 90, reliée au réser- voir de retenue 8, ee qui permet a 'utiLiser les variations des niveaux de l'eau dues aux marées pour produire de l'énergie