Brevet FR2477237A1 — publié le 19810904

La présente invention a pour objet un moteur marin et, plus particulièrement, un dispositif produisant de l'énergie à partir de la houle marine et des vagues. Le dispositif, selon la présente invention, est constitué selon la fig. NO 1 par - Un socle (1) fixé ou non au fond de la mer, qui fera réaction aux différentes forces exercées par des flotteurs (6) et (7). - Un cylindre (2) dans lequel coulisse un piston (3) est fixé sur ce socle. L'ensemble comportant des clapets d'aspiration (4) et de refoulement (5) constitue une pompe à eau aspirante et refoulante, mouvement alternatif. Un petit flotteur (7) immergé près de la pompe, exerce une tension sur le piston (3) pour le ramener en arrière, par l'intermédiaire d'un câble (18) et d'une poulie de renvoi (11) de façon à lui faire effectuer le cycle d'as- piration, lorsque le grand flotteur (6) descendra dans le creux de la houle. Ce grand flotteur (6) qui suit en surface les mouvements de la houle, est relié au piston (3) par un bras rigide (17), un câble (8), une poulie de renvoi (9) et un moufle (10). Lors de sa montée sur la crete de la houle, il tirera sur le piston pour lui faire exécuter le cycle de refoulement. Cette pompe, ainsi constituée, refoulera l'eau aspirée dans un accumulateur (13) comportant un volume gazeux (14) par l'intermédiaire d'une canalisation (15). Le gaz, comprimé par l'eau, la maintiendra sous pression, de façon à alimenter des turbines (18) à l'aide de vannes pressostatiques (16), s'ouvrant au fur et à mesure de l'augmentation de pression, proportionnellement à l'aug- mentation du débit. I1 pourra etre constitué une batterie, d'un nombre important de pompes, reliées à un ou plusieurs réservoirs, ou alimentant un lac artificiel creusé sur une hauteur, à proximité de la-batterie. En choisissant un site approprié, exposé à la houle marine du grand large, et en implantant la batterie par 25 mètres de fond et plus, et suffisamment loin du rivage pour etre en dehors de la zone de ressac, nous pouvons obtenir une énergie très -im- portante pouvant alimenter une centrale hydrauélectrique classique, alimentée depuis le lac supérieur par une conduite forcée. HYPOTHESES DE FONCTIONNEMENT Poussée du flotteur principal A n06 = 10.400 kg Traction du flotteur secondaire B n07, sur le flotteur A F2 = 400 kg Poussée utile de A = F = 10.400 - 400 F = 10.000 kg Débattement maxi du flotteur A -- 20 m Débattement maxi du cylindre B = 2.50 m La démultiplication du moufle, entre flotteur A et piston N 3 sera 20 M= =8 .2.50 La force totale appliquée sur le piston = FtA = 10 000 x 8 = 80.000 kg Force totale du flotteur B appliquee sur le piston FtB = 400 x 8 = 3 200 kg Volume flotteur A (Archimede si d = 1) = VA = 10.400 Dm3 B " B = VB = 3.200 Dm3 Si l'on considère que A devra avoir une épaisseur très faible pour utiliser un maximum de hauteur de houle après un minimum d'immersion, et avoir une prise au vent minimale, on prendra E = 0.26 m Un maximum de surface permettra un maximum de volume immergé, donc de forcer avec un minimum de hauteur immergée. Pour une poussée de F = 10.400 kg le diamètre D du flotteur = 7.14 m D = 7.14 m Le flotteur B immergé sera sphérique. Si V B = 3,20 m3, son rayon Diamètre DB = 0,935 x 2 = 1,870. m Pression optimale d'utilisation P = 10 kg/cm2 Surface du piston S = F ='80.000 = 8.-000 cm2 P 10 Diamètre du piston Ce qui est excessif ; on aura intérêt à utiliser quatre pistons entraînés par le même flotteur et le même moufle. On aura alors, en diamètre unitaire DU = 50.46 cm Supposons une houle d'amplitude moyenne de 2.51 m. Le déplacement vertical utile, pour 10 kg de pression, donc immersion complète du flotteur A, sera H = 2.51 - 0.26 = 2.25 m Soit : H = 2.25 Pour compenser la tension du flotteur de rappel B = 400 kg, le flotteur A s'enfoncera de H = 1 cm Supposons une fréquence de houle = 5 secondes F=1 5 Puissance P = F x H x f = 10.000 x 2.25 x 1 = 60 CV 75 75 x 5 P = 60 cv ou 60 x 736 = 44.16 KVA 1000 P = 60 cv = 44.16 KVA Course du piston C = H = 2.25 = 0,281 m M 8 Puissance maximum en tempête Hauteur de houle utile = H = 12 m PM = F x H x f = 10.000 x 12 x 1 = 320 CV x 736 = 235.52 KVA 75 x 5 1000 P M = 320 cv ou 235,52 KVA Course du piston C M = H = 12 M 8 C M = 1.50 m Débit moyen de houle avec H = 2,25 m Dm3/h = S x C x F x 3 600 = 0.8 x 0.28 x 1 x 3 600 5 Dm3/h = 161.85 m3/heure à 10 kg/cm2 Débit maximum avec H = 12 m = 0.8 x 1.50 x 1 x 3 600 5 DM = 864 m3/h à 10 kg/cm2 On pourrait envisager la construction d'une centrale hydrauélectrique sur un rivage bien exposé à la houle marine. Un socle en béton de 80 m x 50 m et de 0.20 m d'épaisseur pourrait être coulé par 25 m de profondeur, suffisamment éloigné du rivage pour être en dehors de l'influence du ressac. Sur ce socle, pourrait être adaptée une batterie de 40 ensembles de pompage, par exemple 8 rangées dans la longueur, et 5 dans la largeur. Ce socle pourrait résister à une traction de 1.000.000 kg, pour une poussée de 10.400 x 40 = 416.000 kg pour la totalité des flotteurs, s' ils montaient en même temps. Cette batterie serait reliée à 1 ou plusieurs accumulateurs. On aurait, d'après notre hypothèse, une puissance moyenne de 60 x 40 = 2 400 CV ou 1.766 KVA Maxim de 320 x 40 = 12 400CV ou 9 420 KVA. On se rend bièn compte que l'importance de la centrale n'est pas limitée à notre hypothèse et que l'on obtient ainsi une énergie renouvelable très bon marché, et non polluante De plus, les machines profondément immergées ne peuvent etre endommagées par les tempêtes. Les accumulateurs pourraient être remplacés par des lacs artificiels et, dans notre hypothese, à une centaine de mètres au-dessus du niveau de la mer. En cas de niveaux de mer supérieurs à l'hypothèse (tempête exceptionnelle), les flotteurs A seraient seulement immergés sans autre contrainte supplémentaire sur les appareils immergés. REVENDICATIONS I - Dispositif de production d'énergie à partir de la houle marine et caractérisé par le fait qu'il est constitué par un socle ou support immergé au fond de la mer, et dont le poids apparent ou la fixation sur le fond fera réaction aux diverses forces produites par la machine. Il - Dispositif selon la revendication nOI, caractérisé par le fait qu'une ou plusieurs pompes à eau seront fixées sur ce socle. III - Dispositif selon la revendication II, caractérisé par le fait que des flotteurs entraîneront les pompes par l'intermédiaire de bras, de câbles, de poulies ou de leviers, ou de plusieurs de ces systèmes assemblés. IV - Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, dans le cas d'installation de la machine dans une mer ayant de fortes variations de houle et de marée, un dispositif démultiplicateur, moufles à poulies, leviers, engrenages, sera utilisé entre le flotteur et la pompe, de façon à avoir une course de piston réduite par rapport au débattement important du flotteur. V - Dispositif, selon la revendication IV, caractérisé par le fait que dans ce cas, la liaison flotteurdémultiplicateur sera faite par un câble. VI - Dispositif, selon la revendication III, caractérisé par le fait que le flotteur en surface sera muni d'un bras rigide vertical, de façon à éliminer dans une grande mesure les oscillations du flotteur et transformera cette force en énergie. VII - Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que plusieurs dispositifs-pourront être assemblés en batteries, de façon à produire une énergie importante par addition de leur puissance unitaire. VIII-- Dispositif, selon la revendication VII, caractérisé par le fait que cette batterie alimentera un ou plusieurs accumulateurs d'énergie constitués d'un réservoir et d'une masse gazeuse, comprimée par la pression de l'eau. IX - Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que cet accumulateur alimentera une pluralité de vannes pressostatiques, réglées à des pressions différentes, pour mettre en route séquentiellement les turbines, suivant les variations de pression résultant des variations de débit. des pompes. X - Dispositif, selon la revendication VII, caractérisé par le fait que ces batteries de pompes refouleront l'eau dans un lac artificiel surélevé, de façon à accumuler une plus grande quantité d'énergie. L'alimentation des turbines se fera alors par gravité, à l'aide de conduites forcées. XI - Dispositif, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rappel des pistons pour ltaspiration sera obtenu par un flotteur immergé, produisant une tension permanente sur le ou les pistons de la pompe. XII - Dispositif, selon la revendication III ou XI, caractérisé par le fait que les flotteurs pourront être rendus insummersibles par introduction, à l'intérieur, de matière légère expensée.